塑形成型工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及快速成型領域和樹脂基復合材料成型領域，具體是一種用塑形板數控無模成形機將塑形板加工成具有預定形狀的塑形板制品，然后用噴射成型技術和真空袋壓技術對塑形板制品進行加固，進而獲得復合材料加固塑形板制品的成型工藝。
【背景技術】
[0002]常規的樹脂基復合材料和高分子材料制品的制造都需要模具，如果只生產少量產品或制作新產品的樣品，采用常規生產方法將提高成本、延長生產周期。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種不需要模具而獲得復合材料加固塑形板制品的成型工藝。
[0004]本發明是這樣實現的:
本發明的塑形成型工藝，包括以下步驟:
(1)用CAD軟件設計工件的三維模型，進行成型工藝規劃和加工路徑規劃，生成數控成形頭動作步驟和加工軌跡。
[0005](2)將塑形板固定在塑形板數控無模成形機上，塑形板數控無模成形機依據所設定的程序控制數控成形頭對塑形板進行塑形。塑形原理:數控成形頭上的熱氣流噴射口對塑形板上一小塊區域進行加熱使其達到成型溫度，與此同時數控成形頭上的輥輪輥壓在此區域上，使該區域變形，數控成形頭按照預定加工軌跡對塑形板進行連續的加熱和輥壓；整個成型過程分為兩個階段，第一階段數控成型頭一層一層在XY平面進行逐層成型，第二階段數控成型頭在XYZ三維空間對曲面和斜面進行成型。
[0006](3)取下塑形板制品，對此塑形板制品進行清理。在塑形板內表面均勻涂一層膠劑，然后用小型復合材料噴射成型機向塑形板的內表面均勻噴涂適當厚度的短切纖維、樹脂和各種添加劑的混合物，在樹脂凝膠前將其放入真空袋中并抽真空，以便排出氣泡并壓實，而后固化，修整。獲得復合材料加強的塑形板制品，其力學性能得到大幅提高。此塑形板制品可以作為最終的產品，也可以作為手糊成型、噴射成型等復合材料低壓接觸成型的模具。
[0007]本發明所述的塑形板，具有良好熱延伸性、成型收縮率低、成型溫度較低、分解溫度高、熱導率較高等性質，如:聚苯乙烯和ABS等塑料板。
[0008]本發明所述的塑形板數控無模成形機，包括計算機數控系統、動力系統、熱氣流生成裝置、數控成形頭、塑形板固定裝置和機架等。數控成形頭上有輥輪和熱氣流噴口，熱氣流噴口對準輥輪和塑形板的下一接觸區域的中心線，以便輥輪到達時此區域已達到成型溫度；熱氣流噴口的寬度小而長度較大，可以避免達到成型溫度的區域過寬，輥輪輥壓時造成旁邊的塑形板變形過大。數控成形頭可以沿x、Y、z三個軸向移動，數控成形頭還可以沿自身的中心軸轉動。數控成形頭上的輥輪尺寸越小，則塑形板制品的精度越高，但加工軌跡會更長、更復雜。
[0009]本發明所述的塑形板數控無模成形機與現有的金屬板料數控無模成形機的構成相似，主要區別為:(1)塑形板數控無模成形機的數控成形頭上有輥輪和熱氣流噴射口，數控成形頭可以沿XYZ三個軸向移動并且可以沿中心軸轉動，而金屬板料數控無模成形機的成形頭為一個金屬壓頭，可以沿XY兩個軸向移動(2)金屬板料數控無模成形機的金屬板料固定裝置可以沿Z軸移動，并且金屬板料下面有支架和支撐模型，塑形板數控無模成形機的塑形板固定裝置不能移動，塑形板下面無支撐物(3)塑形板數控無模成形機有熱氣流生成裝置，而金屬板料數控無模成形機沒有；(4)塑形板數控無模成形機主要成形高分子塑料類板材，金屬板料數控無模成形機成形金屬板材。
[0010]本發明所述的復合材料噴射成型工藝不包括用輥子輥壓的步驟。
[0011]本發明可以快速生產出新產品的樣品，并且成本低。在生產少量樹脂基復合材料或高分子材料產品具有優勢，成本低、生產周期短。
[0012]
【具體實施方式】
[0013](1)用CAD軟件設計產品的三維模型，進行成型工藝規劃和加工路徑規劃，生成成型頭動作步驟和加工軌跡。
[0014](2)將塑形板固定在塑形板數控無模成形機上，開啟塑形板數控無模成形機對塑形板進行加工。數控成形頭移動到加工起始位置，熱氣流噴口向加工起始區域噴射熱氣流，數控成形頭上的輥輪⑴壓向加工起始區域，壓到預定厚度后，停止Z軸方向的移動，在XY平面上輥壓，在輥輪(1)輥壓到某一區域前，熱氣流剛好將此區域加熱到成型溫度；當數控成形頭的移動方向發生改變時，輥輪(1)沿z軸方向提起，沿中心軸(4)轉動預定角度，而后沿Z軸移動到原來的位置，繼續輥壓；滾輪(1)可以在XY平面上沿環形軌跡連續輥壓；當數控成形頭完成第一層的塑形后，將在第二層的起始區域沿Z軸壓到預定厚度，而后完成第二層的塑形，直至完成所有層次的塑形。如果制品有曲面或斜面，則以上的塑形將使曲面有層次、不連續、不光滑，此時塑形板數控無模成形機將對塑形板執行第二階段塑形，此階段數控成形頭將沿XYZ三個軸向同時移動，如果曲面復雜，輥輪(1)也將同時沿自身的中心軸(4)轉動；輥輪(1)的輥壓軌跡是由曲面的底部向曲面的頂部輥壓，或由曲面的頂部向曲面的底部輥壓，輥輪(1)輥壓到頂部或底部后，沿中心軸(4)轉動預定角度，繼續輥壓，完成預定輥壓軌跡后，曲面變得連續、光滑。數控成形頭完成所有操作后，塑形板變為所設計的形狀，成為塑形板制品。
[0015](3)取下塑形板制品，固定塑形板制品，將其內表面朝上，將其內表面清理干凈。在塑形板的內表面上均勻涂一層膠黏劑，然后用小型復合材料噴射成形機向塑形板內表面均勻噴涂適當厚度的短切纖維、樹脂和各種添加劑的混合物。在樹脂凝膠前將制品放入真空袋，將真空袋緊貼制品鋪平，密封真空袋，抽真空，而后固化。取出制品，去除其邊緣，清理塑形板制品外表面。獲得復合材料加強的塑形板制品，其力學性能得到大幅提高。
[0016](4)此復合材料加固塑形板制品可以作為最終的產品；可以作為產品的一半，將兩個一樣的或不一樣的塑形板制品粘接在一起成為最終的產品；也可以作為手糊成型、噴射成型等復合材料低壓接觸成型的模具。
[0017]當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員，在本發明的實質范圍內，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本發明本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內，本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.塑形成型工藝，其特征在于:包括以下步驟: (I)用CAD軟件設計工件的三維模型，進行成型工藝規劃和加工路徑規劃，生成數控成型頭動作步驟和加工軌跡； (2)將塑形板固定在塑形板數控無模成型機上，塑形板數控無模成型機依據所設定的程序控制數控成型頭對塑形板進行加工； 數控成型頭對塑形板的加工分為兩個階段，第一階段數控成型頭在XY平面上對塑形板進行加工，加工一層XY平面后，沿Z軸移動到另一層XY平面繼續加工，如此一層一層加工，直至最后一層加工完成； 第二階段數控成型頭對塑形板的曲面進行加工，數控成型頭將沿XYZ三個軸向同時移動，輥輪I的輥壓方向由曲面的底部向曲面的頂部輥壓，或者由曲面的頂部向曲面的底部輥壓，完成預定輥壓軌跡后，曲面變得連續、光滑； (3)取下塑形板制品，對此塑形板制品進行清理； 在塑形板內表面均勻涂一層膠黏劑，然后用復合材料噴射成型機向塑形板制品的內表面均勻噴涂適當厚度的短切纖維、樹脂和各種添加劑的混合物，在樹脂凝膠前將其放入真空袋中并抽真空，以便排出氣泡并壓實，而后固化，修整； 獲得復合材料加強的塑形板制品。2.根據權利要求1所述的數控成型頭上有輥輪和熱氣流噴口。
【專利摘要】塑形成型工藝涉及快速成型領域和樹脂基復合材料成型領域，是一種用塑形板成型機將塑形板加工成具有預定形狀的塑形板制品，然后用噴射成型技術和真空袋壓技術對塑形板制品進行加固，進而獲得復合材料加固塑形板制品的成型工藝。在生產少量樹脂基復合材料或高分子材料產品具有優勢。
【IPC分類】B29L7/00, B29C70/28
【公開號】CN105252783
【申請號】CN201410338306
【發明人】丁春燕
【申請人】丁春燕
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2014年7月16日