用于金属树脂层合结构的注射-冲压成形方法与装置制造方法及图纸

一种用于金属树脂层合结构的注射

【技术实现步骤摘要】
用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法与装置


[0001]本专利技术涉及的是一种复合板材成形领域的技术，具体是一种用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法与装置。

技术介绍

[0002]金属树脂层合结构零件的成形制造一般基于两类路线来完成。第一类路线，通过热压固化等方法将平整的树脂与金属外层进行固化粘接，随后对层合板施力使之成形为所需要的形状。这类方法具有较高的成形效率，但由于层合板成形极限较低，易出现基体破裂和分层现象。第二类路线，是对金属外层和树脂分别进行预成形，使金属层与树脂芯层符合目标结构的尺寸要求，随后进行热压固化粘接。整个制造过程中，树脂未参与金属外层的塑性变形过程。预成形工序的引入，可以避免金属外层大塑性变形引起的基体破裂和分层现象，但生产效率大幅降低，同时增大了成形所需的设备成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法与装置，通过注射加压与模具冲压动作的协同作用，使得流体树脂主动参与金属外层的塑性变形过程，在单工序内完成特定金属树脂层合结构零件的成形制造，可获取良好的成形质量，且成形效率得到有效改善。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法，将流体树脂从待冲压两层金属板的芯部夹层一侧通过施加注射压力注入的同时，在另一侧进行排气实现注射充填；待芯部夹层充满树脂后进一步增加注射压力，在压力的作用下使得流动树脂推动金属板料发生塑性变形，同时启动压机，利用压机滑块带动上模下行，在液胀压力的共同作用下完成成形工步；最后，经模内保压、加热固化得到具有几何特征结构的金属树脂层合结构零件。
[0006]所述的注射充填，为确保良好的填充和排气效果，优选采用较小的初始注射流量，具体为单位截面积流速为1～10mm/s，令流体树脂以较小的初始流速进入待填充区域，待流体树脂铺展和充分浸润之后，可增大注射流量以提升填充效率。实际生产中，具体的注射流量可根据填充区域尺寸结构和注射口的尺寸进行适当调整。
[0007]所述的液胀压力，在成形的不同阶段需进行相应的调整。在完成流体树脂的初步充填之后，优选将液胀压力升高至5MPa，以确保金属板在液胀压力的作用下压紧压边块，实现密封；随后，在液胀压力的作用下，下层金属板会发生一定的变形，向凹模型腔侧拱起一定的高度；通过增大液胀压力，可增大其拱起高度。对于未铺设连续纤维层的三明治结构，所提供的液胀压力应满足下层金属板完整变形的需求，且液胀压力的增量应使得下层金属板在产生一定的拱起高度之后，避免与凸模作用下变形的上层金属板发生接触，进而产生次级密封腔，影响零件的成形质量。对于铺设连续纤维层的结构，下层金属板在纤维层传递
的模具成形力及液胀压力的共同作用下完成成形，因此可适当降低液胀压力，以避免纤维层与下层金属板之间出现欠接触，影响树脂厚度分布。上述液胀压力的调控方式，需根据目标零件结构尺寸、坯料尺寸及材料力学性能等进行调整优化。
[0008]所述的金属树脂层合构件，优选通过在保温箱内完成后续固化以获得更佳的力学性能。
[0009]本专利技术涉及一种实现上述方法的注射
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冲压成形装置，包括：上模部分、下模部分以及与下模部分密封连接的注胶部分，其中：上模部分和下模部分构成冲压系统。
[0010]所述的注胶部分包括：对称设置于下模部分两侧的胶仓以及与一侧胶仓相连的驱动缸。
[0011]所述的上模部分包括：依次设置的上模板、凸模和压边块，其中：凸模与上模板固定连接，压边块活动设置于凸模外并与上模板滑动连接，凸模和压边块正对下模部分。
[0012]所述的下模部分包括：下模板以及设置于其上的凹模固定板、凹模和退料机构，其中：凹模和退料机构依次设置于凹模固定板内，凹模固定板的两侧分别与注胶部分的胶仓密封连接。
[0013]所述的凹模内进一步设有加热装置以实现固化操作。
[0014]所述的密封连接，优选通过固定设置于凹模固定板内的注胶头实现。
[0015]所述的退料机构包括：卸料板以及设置于其上的主顶杆和从顶杆。技术效果
[0016]本专利技术将流体树脂液胀压力用于辅助金属板冲压成形，可避免金属
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树脂层合结构变形过程中的基体破裂和分层现象的产生，提高了金属树脂层合结构零件，包括金属树脂三明治结构零件、金属连续纤维树脂增强层合结构零件的成形效率。
附图说明
[0017]图1为注射
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冲压成形装置示意图；
[0018]图2为凹模结构示意图；
[0019]图3为边密封圈结构示意图；
[0020]图4为注胶头示意图；
[0021]图5为成形初始与结束时刻的模具结构示意图；
[0022]图6为实施例工艺流程图；
[0023]图7为液胀压力与模具冲压协同作用下的A6061铝合金
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环氧树脂三明治结构零件成形结果。
[0024]图8为不同芯层结构对应的布坯方式及结构件示意图；
[0025]图中：油缸活塞1、压力油缸2、注射活塞3、胶仓端盖4、第一胶仓5、上模板6、凸模固定板7、凸模垫板8、凸模9、压边导柱10、压边导柱限位块11、导套12、导柱13、压边块14、凹模固定板15、外密封圈16、第二胶仓17、凹模18、加热管19、下模板20、卸料板21、主顶杆22、从顶杆23、注胶头24。
具体实施方式
[0026]如图1所示，为本实施例涉及一种用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形装置，
包括：上模部分、下模部分以及与下模部分密封连接的注胶部分，其中：上模部分和下模部分构成冲压系统。
[0027]所述的注胶部分具体包括：油缸活塞1、压力油缸2、注射活塞3、胶仓端盖4、第一胶仓5、第二胶仓17和注胶头24，其中：压力油缸2和油缸活塞1提供注射压力；压力油缸2与外界液压工作站连接，能够提供平稳和可调整的液体压力，经油缸活塞1将压力传递至第一胶仓5内，令其中的流体树脂具备一定的压力；第二胶仓17用以盛放注射初期溢出的多余流体树脂，并起到排气的作用；第一胶仓5和胶仓通过螺栓将注胶头24压紧固定在凹模固定板15之中，并利用外侧的弹性密封圈实现密封；凸模9与压边块14之间以及压边块14与金属板之间皆采用弹性密封圈进行密封，从而保证流体树脂不发生外泄。
[0028]所述的上模部分具体包括：上模板6、凸模固定板7、凸模垫板8、凸模9、压边导柱10、压边导柱限位块11，其中：上模板6与压力机上台面连接，带动凸模9完成上下运动，实现冲压成形动作；压边块14通过固定在其上的压边导柱10保证其随上模运动时的平稳性，并利用压边导柱限位块11实现随上模的返程运动。
[0029]所述的下模部分具体包括：压边块14、凹模固定板15、边密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法，其特征在于，将流体树脂从待冲压两层金属板的芯部夹层一侧通过施加注射压力注入的同时，在另一侧进行排气实现注射充填；待芯部夹层充满树脂后进一步增加注射压力，在压力的作用下使得流动树脂推动金属板料发生塑性变形，同时启动压机，利用压机滑块带动上模下行，在液胀压力的共同作用下完成成形工步；最后，经模内保压、加热固化得到具有几何特征结构的金属树脂层合结构零件。2.根据权利要求1所述的用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法，其特征是，所述的注射充填，采用较小的初始注射流量，具体为单位截面积流速为1～10mm/s，令流体树脂以较小的初始流速进入待填充区域，待流体树脂铺展和充分浸润之后，可增大注射流量以提升填充效率。3.根据权利要求1所述的用于金属树脂层合结构的注射
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冲压成形方法，其特征是，所述的液胀压力，在完成流体树脂的初步充填之后，将液胀压力升高至5MPa，以确保金属板在液胀压力的作用下压紧压边块，实现密封。4.一种实现权利要求1～3中任一所述方法的注射
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冲压成形装置，其特征在于，包括：上模部分、下模部分以及与下模部分密封连接的注胶部分，其中：上模部分和下模部分构成冲压系统；所述的注胶部分包括：对称设置于下模部分两侧的胶仓以及与一侧胶仓相连的驱动缸；所述的上模部分包括：依次设置的上模板、凸模和压边块，其中：凸模与上模板固定连接，压边块活动设置于凸模外并与上模板滑动连接，凸模和压边块正对下模部分；所述的下模部分包括：下模板以及设置于其上的凹模固定板、凹模和退料机构，其中：凹模和退料机构依次设置于凹模固定板内，凹模固定板的两侧分别与注胶部分的胶仓密封连接。5.根据权利要求4所述的注射
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冲压成形装置，其特征是，所述的凹模内进一步设有加热装置以实现固化操作。6.根据权利要求4所述的注射
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【专利技术属性】
技术研发人员：庄新村，梁美勒，赵震，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：