机械手操控磁流体压熨成型装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及塑料加工成型领域，特指一种可实现纤维预浸料片材成型的机械手操控磁流体压熨成型装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，挤出成型、注射成型等常规塑料成型技术已经非常成熟，但随着经济的发展，人们对塑料制品的要求也越来越高，由于传统的塑料成型方式存在许多不足，其成型制品已经不能满足社会的需求。因此近年来，各种新型的塑料成型方式被开发出来，如压缩吹塑成型、热压成型、吸塑成型等。
[0003]对于结构复杂的塑料制件，目前能够使用注塑成型方法来成型，但是模具制造成本太大，而且模具必须配以模板、拉杆等辅助机构，更加剧了注射系统的复杂性，使成本进一步增加。
[0004]对于纤维增强材料的成型，目前已有的技术包括手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型等。其中，手糊成型属于早期成型方法，成型效率低，制品质量不易控制，性能稳定性不高；喷射成型存在制品强度低，污染大的缺点；纤维缠绕成型设备较为复杂，技术难度大，工艺程序相对繁多；模压成型是目前纤维预浸料片材加工成型常用的方法，在专利“预浸料模压成型方法”(201110273346.5)中提及了一种预浸料模压成型方法，但采用双模仍然加大了成本，而且压机的投资也很高。专利“填充0°碳纤维预浸料预成型工装及预成型工艺”(201410072102.4)中对预浸料采用了真空压实成型方法，但成型周期过长，并且对于加工复杂的制品相对困难。
[0005]为了解决上述问题，专利提出机械手操控磁流体压熨成型装置及方法，用于实现纤维预浸料复合材料的成型。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种机械手操控磁流体压熨成型装置及方法，无需传统的注射设备，采用单模系统即可完成纤维预浸料材料的成型，特别适用于外形复杂的塑料制品的加工。本装置所涉及的单模是相对于传统模具提出的概念，传统模具由凹模和凸模组成，单模即只采用凸模或凹模用以加工成型。
[0007]实现上述目的的技术方案是，机械手操控磁流体压熨成型装置，主要由送料预热装置、剪切压紧装置、压熨装置、单模系统、模具加热装置和取件机器手组成，送料预热装置位于整个成型装置前端，送料预热装置的输送底座上装有放卷辊，顶部装有输送电机驱动的输送辊，靠近单模系统的输送辊兼做预热辊，为方便压熨成型，下方输送辊的辊顶所在平面与单模系统的单模上表面设定在同一高度，剪切压紧装置、压熨装置和模具加热装置均安装在单模系统上，压熨装置处于单模系统顶部，其滑块机械手能实现三轴向运动以方便压熨时的调整，模具加热装置位于单模系统侧边，装有真空吸盘的取件机器手位于整个成型装置的后端。
[0008]本发明涉及的机械手操控磁流体压熨成型装置，在加工成型开始时，送料预热装置的放卷辊将纤维预浸料展开放卷，输送电机带动输送辊对卷曲的纤维预浸料进行输送，纤维预浸料经预热辊预热后进入单模；此时输送停止，剪切压紧装置下移，剪切并压紧纤维预浸料；然后压熨装置对其进行压熨，成型结束后顶出机构顶出制品；最后取件机器手取出制品，进行下一个循环。
[0009]本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的送料预热装置下方预热辊的顶部所在平面与单模上表面在同一水平面上，输送电机在定量输送物料后暂时停止输送，实现一个成型周期循环。
[0010]本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的剪切压紧装置由液压系统驱动，采用带刃凸台结构，在单模上的下刃槽要比刃本身高度要高，保证在切断物料后对物料进行压紧固定。
[0011]本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的单模系统包含单模和顶出机构。单模与物料接触面为工作面，用以成型加工物料，赋予物料需要的形状和尺寸；单模由模具加热系统对其加热，可采用电加热元件实现。
[0012]本发明机械手操控磁流体压熨成型装置中，压熨装置的压熨头能在三自由度导轨上实现三轴向运动，并对物料进行充分压熨。压熨头结构从外至内依次为:紧固圈、弹性外筒、包覆膜、内筒、电磁铁、绝热层和电加热棒。磁流体通过包覆膜包覆，膜紧固在内筒上，内筒与滑块机械手相连，内筒装有电磁铁和电加热棒，两者通过绝热层隔开。压熨过程中，电加热棒和电磁铁通电，加热磁流体使其与纤维预浸料温度接近从而方便压熨，提高制品质量；磁流体在电磁铁的磁场作用下渗透作用加强，会对纤维预浸料产生额外的压力，进一步压实预塑件。
[0013]本发明机械手操控磁流体压熨成型方法，采用磁流体对纤维预浸体进行压熨。磁流体具有一定的耐高温性能，包覆磁流体的包覆膜具有柔性以及耐高温性，可根据加工物料的不同选择合适的磁流体基体和膜材料。
[0014]本发明机械手操控磁流体压熨成型方法，压熨头内部有电磁铁，通电后能在磁流体内部产生磁场，并使磁流体形状随设定磁场的变化而变化。压熨头内部装有电加热棒，能对磁流体进行加热。
[0015]本发明机械手操控磁流体压熨成型方法，所选用磁流体推荐为HJOl ;选用膜材料推荐为聚酰亚胺即PI，该材料耐热性高，强度也较高。
[0016]本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的有益效果为:采用单模，无需注射，具有结构简单成本低、自动化程度高、可成型形状复杂制品的特点。
【附图说明】
[0017]图1是本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的示意图。
[0018]图2是本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的送料预热装置示意图。
[0019]图3是压熨装置、单模系统、模具加热装置的装配体正视图。
[0020]图4是本发明机械手操控磁流体压熨成型装置的压熨装置压熨头的分解正视图。
[0021]图5是本发明机械手操控磁流体压熨成型装置适宜加工的制品人脸模型举例。
[0022]图中:1.送料预热装置，2.剪切压紧装置，3.压熨装置，4.单模系统，5.模具加热装置，6.取件机器手。
[0023]其中:1-1.输送底座，1-2.放卷辊，1-3.纤维预浸料，1-4输送电机，1-5.输送辊，1-6.预热辊，3-1.滑块机械手，3-2.导轨，3-3电加热棒，3_4内筒，3_5弹性外筒，3_6紧固圈，3-7电磁铁，3-8绝热层，3-9包覆膜，4-1.单模，4-2.顶出机构。
【具体实施方式】
[0024]本发明提出了机械手操控磁流体压熨成型装置，如图1所示，主要由送料预热装置1、剪切压紧装置2、压熨装置3、单模系统4、模具加热装置5和取件机器手6等组成。送料预热装置I的放卷辊1-2固定在输送底座1-1上，顶部装有输送电机1-4驱动的输送辊1-5，输送末端的输送