基于树脂传递模量工艺的高强韧轻量化材料的制备设备及工艺的制作方法

1.本发明涉及材料制备技术领域，特别涉及基于树脂传递模量工艺的高强韧轻量化材料的制备设备及制备工艺。


背景技术：

2.rtm工艺是指树脂在闭合模具中流动、浸润增强材料并固化成形的一种工艺技术，属于复合材料的液体成形或结构液体成形技术范畴，现有的工艺只有一组或者两组注入接口，注入速率低，成型效率低，并且没有树脂温控控制模组，导致树脂冷凝时间不稳定，失败率较高，因此需要一种新型基于树脂传递模量工艺的高强韧轻量化材料制备设备及制备工艺，本发明采用了多组注入接口，大大提升了注入速率提高了产量，并且可以控制树脂中途流动时的温度，从而保证了树脂较好的流动性。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明提供了基于树脂传递模量工艺的高强韧轻量化材料的制备设备及工艺，本发明采用了多组注入接口，大大提升了注入速率提高了产量，并且可以控制树脂中途流动时的温度，从而保证了树脂较好的流动性。
4.本发明所使用的技术方案是：基于树脂传递模量工艺的高强韧轻量化材料的制备设备，包括树脂注入控温机构、可调式接口机构、模具压合机构；
5.所述的树脂注入控温机构的金属管道与可调式接口机构的注入管道b固定连接，可调式接口机构活动安装在下模具下方，模具压合机构的支架b固定放置在地面上；
6.所述的树脂注入控温机构包括：支架a、控制台、电磁线圈；
7.所述的支架a固定安装在地面上，控制台固定安装在支架a上，电磁线圈的两个电极端与控制台上的电源处固定连接。
8.优选的，所述的树脂注入控温机构包括：注入管道a、金属管道；
9.所述的注入管道a与金属管道的一端固定连接，金属管道安装在电磁线圈的内部，金属管道具有良好的导热性，从而提升了对树脂的控温效果。
10.优选的，所述的树脂注入控温机构包括：调距拨杆、控制板、丝杆、伺服电机a；
11.所述的若干调距拨杆滑动安装在支架a上的圆轴上，调距拨杆穿插在电磁线圈的缝隙之中；控制板滑动安装在支架a的竖直方向的滑槽上，控制板上的若干滑槽与调距拨杆上的圆棒滑动连接；丝杆上下端转动安装在支架a上，丝杆与控制板的螺纹连接，丝杆通过皮带与伺服电机a的电机轮连接，伺服电机a固定安装在支架a上。
12.优选的，所述的可调式接口机构包括：注入管道b、接头、连接管、滑动架、弹簧、卡板、横板、注入口；
13.所述的注入管道b的一端与金属管道固定连接，另一端与接头固定连接；接头与连接管下端的接口旋转连接，通过旋转接头可与连接管对接或者分离，连接管与滑动架滑动
连接，滑动架滑动安装在横板上，横板与注入口的下端固定连接，注入口的上端与下模具固定连接；弹簧安装在卡板和滑动架之间，卡板固定安装在连接管上，滑动架带动连接管在横板上滑动。
14.优选的，所述的模具压合机构包括：支架b、吊架、伺服电机b、皮带、绕线轮、钢丝绳、滑轮a、滑轮b；
15.所述的支架b固定安装在地面上，吊架固定安装在支架b上；伺服电机b固定安装在支架b上的板子上，伺服电机b的电机轮通过皮带与绕线轮转动连接，绕线轮转动安装在支架a支腿上的圆孔内，钢丝绳的一端缠绕在绕线轮上，中间通过滑轮a和滑轮b过度，滑轮a和滑轮b均转动安装在吊架上。
16.优选的，所述的模具压合机构包括：升降架、支架c、上模具、步进电机、传动轴；
17.所述的升降架的上端与钢丝绳固定连接，升降架的下端与支架c中间处固定连接，支架c与上模具上的槽口固定连接，支架c四角与吊架上的长杆滑动连接；步进电机固定安装在支架c中间位置，支架c的电机齿轮与传动轴上中间的齿轮相啮合，传动轴转动安装在支架c上的圆孔内。
18.优选的，所述的模具压合机构包括：定位销、卡杆、短连杆、长连杆、转盘；
19.所述的定位销有四个，均固定安装在上模具的侧面，四个卡杆滑动安装在定位销的滑槽内，短连杆的下端转动安装在定位销的轴上，短连杆上的滑槽与卡杆侧面的轴滑动连接，短连杆的上端与长连杆的一端转动连接，长连杆的另一端与转盘上的一个轴转动连接，转盘转动安装在上模具侧面中间处的轴上，同时转盘上的齿与传动轴两端的齿轮相啮合。
20.优选的，所述的模具压合机构包括：下模具、销槽、卡柱；
21.所述的下模具固定安装在支架b上，四个销槽固定安装在下模具的侧面，销槽与定位销相啮合，卡柱同时固定安装在下模具的侧面，当上模具和下模具闭合时，卡杆向内侧滑动，卡杆的斜面可以卡在卡柱上的方孔内，从而将上模具和下模具卡紧。
22.本发明还提供高强韧轻量化材料制备工艺，包括以下步骤：
23.s1：进行树脂注入前的准备工作：首先将制品纤维放入到下模具中，并将其与模板内的凹槽对应铺平，下一步，将上模具和下模具闭合，伺服电机b启动，通过皮带带动绕线轮转动，绕线轮转动将钢丝绳放出，钢丝绳一端连接的升降架在重力的作用下下降，直到定位销和销槽相啮合为止。
24.s2：进行上下模具的夹紧工作：步进电机启动，带动传动轴转动，传动轴带动转盘转动，转盘又通过长连杆带动短连杆转动，短连杆带动卡杆向内侧滑动，从而使卡杆的斜面卡在卡柱内的方孔内，直到将上模具和下模具压紧为止。
25.s3：进行树脂注入接口选择工作：只接入一个注入口，树脂注入速度慢，所以需要根据制品纤维的形状选择下模具下边的低处的注入口进行注入，手动滑动选中的滑动架，滑到对应注入口下方位置时，连接管在弹簧作用下，卡进横板上对应的圆孔内，从而使连接管和注入口对接成功。
26.s4：进行注入控温工作：当对应的连接管接好后，对应的滑动架进行注入树脂工作，在注入的同时，进行控温操作，控制台上的电源开启，使电磁线圈产生热量，从而使金属管道加热，根据预先需要的温度，调控电磁线圈之间的间距，电磁线圈之间的间距不同，产
生的热量也不同，伺服电机a启动，带动丝杆转动，带动控制板上下滑动，从而带动调距拨杆收缩或者展开，从而带动电磁线圈收缩或者展开，从而使电磁线圈产生的温度变化，从而实现调节的作用，进而保持注入树脂的指定温度，树脂从注入口进入到下模具内，将制品纤维内的空隙充分的浸润，直到有一部分树脂开始从上模具上的通气孔内溢出，停止注入树脂，直到冷却凝固后，将上模具提起，将成品取出即可，进行下一步的打磨抛光等工序。
27.本发明与现有技术相比的有益效果是：
28.(1)本发明在使用时，可以通过伺服电机a带动丝杆转动，带动控制板滑动，从而带动调距拨杆收缩或者展开，从而带动电磁线圈收缩或者展开，从而使电磁线圈之间的间距变换，电磁线圈的间距不同，产生的温度也不同，从而达到控制温度的目的。
29.(2)本发明在使用时，可以根据制品成型的形状大小等因素选择不同数量的注入口注入树脂，从而增加了注入速率，提高了效率。
30.(3)传统的上下模具在闭合后采用螺栓的方式将上下模具拧紧，工序非常的繁琐，本发明采用自动的闭合收紧方式，可以通过步进电机带动传动轴转动，从而带动转盘转动，从而带动短连杆转动，带动卡杆滑动，从而卡紧卡柱，无需人工操作，并且速度快，大大节约了时间成本。
附图说明
31.图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。
32.图4、图5、图6、图7为本发明的树脂注入控温机构的结构示意图。
33.图8为本发明的可调式接口机构的结构示意图。
34.图9、图10为本发明的可调式接口机构的细节视图。
35.图11、图12、图13为本发明的模具压合机构的结构示意图。
36.附图标号
37.1-树脂注入控温机构；2-可调式接口机构；3-模具压合机构；101-支架a；102-控制台；103-电磁线圈；104-注入管道a；105-金属管道；106-调距拨杆；107-控制板；108-丝杆；109-伺服电机a；201-注入管道b；202-接头；203-连接管；204-滑动架；205-弹簧；206-卡板；207-横板；208-注入口；301-支架b；302-吊架；303-伺服电机b；304-皮带；305-绕线轮；306-钢丝绳；307-滑轮a；308-滑轮b；309-升降架；310-支架c；311-上模具；312-步进电机；313-传动轴；314-定位销；315-卡杆；316-短连杆；317-长连杆；318-转盘；319-下模具；320-销槽；321-卡柱。
具体实施方式
38.下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，在此通过发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
39.实施例如图1-13所示，一种基于树脂传递模量工艺的高强韧轻量化材料的制备设备，包括树脂注入控温机构1、可调式接口机构2、模具压合机构3；
40.树脂注入控温机构1的金属管道105与可调式接口机构2的注入管道b201固定连接，金属管道105与注入管道b201接通；可调式接口机构2活动安装在下模具319下方，模具
压合机构3的支架b301固定放置在地面上；树脂注入控温机构1用于控制注入管道使用数量，并且控制管道内树脂的温度，树脂的温度决定了凝固的速度，可调式接口机构2用于根据制品的实际情况接入不同数量的注入管道b201，模具压合机构3用于将制品压实，从而将树脂注入到制品内，为成品的质量提供了保证；
41.如图4所示，树脂注入控温机构1包括：支架a101、控制台102、电磁线圈103；
42.支架a101固定安装在地面上，控制台102固定安装在支架a101上，电磁线圈103的两个电极端与控制台102上的电源处固定连接。
43.本发明实施例的一个可选实施方式中，如图4、图7所示，树脂注入控温机构1包括：注入管道a104、金属管道105；
44.注入管道a104与金属管道105的一端固定连接，金属管道105安装在电磁线圈103的内部，金属管道105具有良好的导热性，从而提升了对树脂的控温效果。
45.如图4、图5、图6所示，树脂注入控温机构1包括：调距拨杆106、控制板107、丝杆108、伺服电机a109；
46.若干调距拨杆106滑动安装在支架a101上的圆轴上，调距拨杆106穿插在电磁线圈103的缝隙之中；控制板107滑动安装在支架a101的竖直方向的滑槽上，控制板107上的若干滑槽与调距拨杆106上的圆棒滑动连接，由于滑槽是斜的，控制板107上下滑动的时候会带动若干调距拨杆106收缩或者展开，从而带动电磁线圈103收缩或者展开，电磁线圈103之间的间距大小不同，电磁线圈103所产生的温度也不同，从而达到控温的目的；丝杆108上下端转动安装在支架a101上，丝杆108与控制板107的螺纹连接，丝杆108通过皮带与伺服电机a109的电机轮连接，伺服电机a109固定安装在支架a101上。
47.具体的，当设备在使用时，根据要加工的制品形状等因素选择若干个注入管道a104进行注入树脂，由于树脂在经过注入管道a104和注入管道b201时，会冷却降温，增加了树脂的粘稠度，从而无法使树脂快速的注入制品纤维内，因此需要加入金属管道105，并且给金属管道105加热，从而保证树脂的温度，并且温度可以控制，伺服电机a109启动带动丝杆108转动，从而带动控制板107上下滑动，从而带动调距拨杆106收缩或者展开，从而带动电磁线圈103收缩或者展开，电磁线圈103的间距不同，加热温度也会不同，从而实现了控温的效果。
48.如图8、图9、图10所示，可调式接口机构2包括：注入管道b201、接头202、连接管203、滑动架204、弹簧205、卡板206、横板207、注入口208；
49.注入管道b201的一端与金属管道105固定连接，另一端与接头202固定连接；接头202与连接管203下端的接口旋转连接，通过旋转接头202可与连接管203对接或者分离，连接管203与滑动架204滑动连接，滑动架204滑动安装在横板207上，横板207与注入口208的下端固定连接，注入口208的上端与下模具319固定连接；弹簧205安装在卡板206和滑动架204之间，弹簧205产生弹力，卡板206固定安装在连接管203上，滑动架204带动连接管203在横板207上滑动，当连接管203与注入口208下端对齐时，在弹簧205的作用下将连接管203卡在横板207上的圆孔内，从而实现了紧密的对接。
50.具体的，当使用指定的注入管道b201进行注入树脂时，滑动对应注入管道b201上的滑动架204，当滑动架204滑动至对应注入口208下方时，弹簧205将连接管203顶入横板207上的孔内，从而实现了紧密的对接，从而将树脂从下方注入。
51.如图11、图12所示，模具压合机构3包括：支架b301、吊架302、伺服电机b303、皮带304、绕线轮305、钢丝绳306、滑轮a307、滑轮b308；
52.支架b301固定安装在地面上，吊架302固定安装在支架b301上；伺服电机b303固定安装在支架b301上的板子上，伺服电机b303的电机轮通过皮带304与绕线轮305转动连接，绕线轮305转动安装在支架a101支腿上的圆孔内，钢丝绳306的一端缠绕在绕线轮305上，中间通过滑轮a307和滑轮b308过度，滑轮a307和滑轮b308均转动安装在吊架302上。
53.如图13所示，模具压合机构3包括：升降架309、支架c310、上模具311、步进电机312、传动轴313；
54.升降架309的上端与钢丝绳306固定连接，升降架309的下端与支架c310中间处固定连接，支架c310与上模具311上的槽口固定连接，支架c310四角与吊架302上的长杆滑动连接，上模具311是可活动的，配合下模具319实现上下的对接密封；步进电机312固定安装在支架c310中间位置，支架c310的电机齿轮与传动轴313上中间的齿轮相啮合，传动轴313转动安装在支架c310上的圆孔内。
55.如图13所示，模具压合机构3包括：定位销314、卡杆315、短连杆316、长连杆317、转盘318；
56.定位销314有四个，均固定安装在上模具311的侧面，四个卡杆315滑动安装在定位销314的滑槽内，短连杆316的下端转动安装在定位销314的轴上，短连杆316上的滑槽与卡杆315侧面的轴滑动连接，短连杆316的上端与长连杆317的一端转动连接，长连杆317的另一端与转盘318上的一个轴转动连接，转盘318转动安装在上模具311侧面中间处的轴上，同时转盘318上的齿与传动轴313两端的齿轮相啮合，传动轴313在步进电机312的带动下转动，从而带动转盘318转动，再通过长连杆317带动短连杆316转动，短连杆316带动卡杆315滑动。
57.如图13所示，模具压合机构3包括：下模具319、销槽320、卡柱321；
58.下模具319固定安装在支架b301上，四个销槽320固定安装在下模具319的侧面，销槽320与定位销314相啮合，从而保证了上模具311和下模具319的严丝合缝，卡柱321同时固定安装在下模具319的侧面，当上模具311和下模具319闭合时，卡杆315向内侧滑动，卡杆315的斜面可以卡在卡柱321上的方孔内，从而将上模具311和下模具319卡紧。
59.具体的，在注入树脂前，将制品放置在下模具319上，随后启动伺服电机b303，通过皮带304带动绕线轮305转动，从而将钢丝绳306放线，钢丝绳306一端连接的升降架309在重力的作用下向下滑动，即上模具311向下滑动，直到定位销314和销槽320相啮合，下一步，步进电机312启动，带动传动轴313转动，传动轴313带动转盘318转动，转盘318通过长连杆317带动短连杆316转动，短连杆316带动卡杆315向内侧滑动，卡杆315的斜面滑动进卡柱321内，给卡柱321向上的力，从而使上模具311和下模具319之间夹紧，防止漏气，准备工作做好之后，就可以注入树脂。
60.本发明还提供高强韧轻量化材料制备工艺，包括以下步骤：
61.s1：进行树脂注入前的准备工作：首先将制品纤维放入到下模具319中，并将其与模板内的凹槽对应铺平，下一步，将上模具311和下模具319闭合，伺服电机b303启动，通过皮带304带动绕线轮305转动，绕线轮305转动将钢丝绳306放出，钢丝绳306一端连接的升降架309在重力的作用下下降，直到定位销314和销槽320相啮合为止。
62.s2：进行上下模具的夹紧工作：步进电机312启动，带动传动轴313转动，传动轴313带动转盘318转动，转盘318又通过长连杆317带动短连杆316转动，短连杆316带动卡杆315向内侧滑动，从而使卡杆315的斜面卡在卡柱321内的方孔内，直到将上模具311和下模具319压紧为止。
63.s3：进行树脂注入接口选择工作：只接入一个注入口208，树脂注入速度慢，所以需要根据制品纤维的形状选择下模具319下边的低处的注入口208进行注入，手动滑动选中的滑动架204，滑到对应注入口208下方位置时，连接管203在弹簧205作用下，卡进横板207上对应的圆孔内，从而使连接管203和注入口208对接成功。
64.s4：进行注入控温工作：当对应的连接管203接好后，对应的滑动架204进行注入树脂工作，在注入的同时，进行控温操作，控制台102上的电源开启，使电磁线圈103产生热量，从而使金属管道105加热，根据预先需要的温度，调控电磁线圈103之间的间距，电磁线圈103之间的间距不同，产生的热量也不同，伺服电机a109启动，带动丝杆108转动，带动控制板107上下滑动，从而带动调距拨杆106收缩或者展开，从而带动电磁线圈103收缩或者展开，从而使电磁线圈103产生的温度变化，从而实现调节的作用，进而保持注入树脂的指定温度，树脂从注入口208进入到下模具319内，将制品纤维内的空隙充分的浸润，直到有一部分树脂开始从上模具311上的通气孔内溢出，停止注入树脂，直到冷却凝固后，将上模具311提起，将成品取出即可，进行下一步的打磨抛光等工序。
65.工作原理：具体的，当设备在使用时，根据要加工的制品形状等因素选择若干个注入管道a104进行注入树脂，由于树脂在经过注入管道a104和注入管道b201时，会冷却降温，增加了树脂的粘稠度，从而无法使树脂快速的注入制品纤维内，因此需要加入金属管道105，并且给金属管道105加热，从而保证树脂的温度，并且温度可以控制，伺服电机a109启动带动电磁线圈103转动，从而带动控制板107上下滑动，从而带动调距拨杆106收缩或者展开，从而带动电磁线圈103收缩或者展开，电磁线圈103的间距不同，加热温度也会不同，从而实现了控温的效果。
66.具体的，当使用指定的注入管道b201进行注入树脂时，滑动对应注入管道b201上的滑动架204，当滑动架204滑动至对应注入口208下方时，弹簧205将连接管203顶入横板207上的孔内，从而实现了紧密的对接，从而将树脂从下方注入。
67.具体的，在注入树脂前，将制品放置在下模具319上，随后启动伺服电机b303，通过皮带304带动绕线轮305转动，从而将钢丝绳306放出，钢丝绳306一端连接的升降架309在重力的作用下向下滑动，即上模具311向下滑动，直到定位销314和销槽320相啮合，下一步，步进电机312启动，带动传动轴313转动，传动轴313带动转盘318转动，转盘318通过长连杆317带动短连杆316转动，短连杆316带动卡杆315向内侧滑动，卡杆315的斜面滑动进卡柱321内，给卡柱321向上的力，从而使上模具311和下模具319之间夹紧，防止漏气，准备工作做好之后，就可以注入树脂。