后模、热压脱模设备及热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺的制作方法

1.本发明涉及模具技术领域，尤其涉及一种后模、热压脱模设备及热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺。


背景技术：

2.热固性碳纤维与塑胶复合产品结构中，热固性碳纤维作为主体结构，起到增强、减重的作用，因产品装配常用到的卡扣、boss柱等复杂结构无法用热固性碳纤维来实现，因此需要通过塑胶来成型此部分结构，以此起到连接作用。现有技术中，常规的工艺加工路线为：裁切——热压——cnc去余料——清洗——底涂——嵌件注塑——cnc残料——产品——检验。采用该工艺加工路线，制程长且较为繁复，生产难度较高，生产周期、良率、直通率偏低。具体地，技术难度较高体现在，如：在第三个环节，cnc完成之后的物料需要在第六个环节进行嵌件注塑，cnc尺寸波动、公差累积、重复装夹、注塑模具重复定位等因素造成的溢胶、产品压伤等问题，不良占比较高，工艺窗口较小；在第五、六个底涂和嵌件注塑两个环节，熔融塑胶对底涂剂的冲刷、底涂剂自身的耐温性等因素，导致底涂剂粘结力不足，影响产品性能。因此，从生产效率以及技术瓶颈的角度，现有工艺存在一定的局限性。
3.鉴于此，有必要提供一种新的后模、热压脱模设备及热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺，以解决或至少缓解上述技术缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种后模、热压脱模设备及热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺，旨在解决现有技术中热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺生产效率低、产品良率低和生产难度大的技术问题。
5.为实现上述目的，根据本发明的一方面，本发明提供一种后模，包括固定板、后模仁、斜顶和弹性复位组件，所述固定板和所述后模仁相对间隔设置，所述后模仁背离所述固定板的一侧形成有用于安装所述塑胶件的凸台，所述斜顶的一端与所述固定板连接，所述斜顶的另一端伸入所述凸台并暴露于所述凸台表面设置，以通过所述斜顶将安装在所述凸台上的复合产品结构顶出，所述弹性复位组件的两端分别与所述后模仁和所述固定板连接。
6.在一实施例中，所述斜顶的数量为两根，两根所述斜顶的间距自所述凸台向所述固定板逐渐增大。
7.在一实施例中，所述斜顶部分凸出所述凸台形成有凸起部，所述凸起部用于与所述塑胶件的倒扣卡接，所述后模还包括连接块和销钉，所述斜顶通过所述连接块与所述固定板连接，所述连接块内设置有滑槽，所述销钉连接所述连接块和所述斜顶，所述销钉可滑动地安装于所述滑槽。
8.在一实施例中，所述凸起部的数量为两个，两个所述凸起部分别设置于所述凸台的两侧。
9.在一实施例中，所述弹性复位组件包括复位杆、复位弹簧和锁紧件，所述复位杆的一端与所述固定板连接，所述复位杆的另一端伸入所述后模仁内并通过所述锁紧件固定，所述复位弹簧套装于所述复位杆的外周，且所述复位弹簧的两端分别与所述后模仁和所述固定板抵接。
10.在一实施例中，所述锁紧件包括压紧块和锁紧螺钉，所述压紧块可伸缩地安装于所述后模仁，所述锁紧螺钉连接所述压紧块和所述复位杆。
11.在一实施例中，所述固定板包括层叠设置且可拆卸连接的上固定板和下固定板，所述上固定板面向所述后模仁设置，所述斜顶的一端与所述上固定板连接，所述弹性复位组件与所述上固定板连接。
12.根据本发明的又一方面，本发明还提供一种热压脱模设备，所述热压脱模设备包括前模、顶出工位和转移机器人，还包括上述所述的后模，所述前模用于与所述后模压合以将热固性碳纤维与塑胶件热压成型成复合产品结构，所述转移机器人用于将所述后模和所述复合产品结构转移至所述顶出工位，所述顶出工位用于驱动所述后模将所述复合产品结构顶出。
13.在一实施例中，所述顶出工位包括上压板、垫板、下压板和顶出件，所述上压板抵接于所述后模仁的上表面，所述下压板抵接于所述固定板的下表面，所述垫板的两侧分别抵接所述上压板和所述下压板，所述下压板面向所述固定板的位置形成有供所述顶出件通过的顶出孔。
14.根据本发明的另一方面，本发明提供一种热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺，包括以下步骤：
15.将预制的塑胶件安装在后模上；
16.将热固性碳纤维放置在塑胶件上；
17.驱动前模下压，将所述热固性碳纤维与所述塑胶件热压成型成复合产品结构；
18.控制脱模取出所述复合产品结构；
19.将所述复合产品结构切削得到成品。
20.在一实施例中，所述脱模取出所述复合产品结构的步骤还包括：
21.驱动所述前模上升，将所述后模和所述复合产品结构转移至顶出工位；
22.控制所述顶出工位驱动所述后模将所述复合产品结构顶出。
23.在一实施例中，热压温度为150℃～180℃，热压时间为3min～6min，热压的压力为4mpa～6mpa。
24.上述方案中，后模包括固定板、后模仁、斜顶和弹性复位组件，固定板和后模仁相对间隔设置，后模仁背离固定板的一侧形成有用于安装塑胶件的凸台，斜顶的一端与固定板连接，斜顶的另一端伸入凸台并暴露于凸台表面设置，以通过斜顶将安装在凸台上的复合产品结构顶出，弹性复位组件的两端分别与后模仁和固定板连接。塑胶件安装在后模仁的凸台上，凸台的形状与塑胶件的形状相匹配，斜顶的一端与固定板连接，斜顶的另一端伸入凸台并暴露于凸台表面设置，当热压完成后，塑胶件和热固性碳纤维与塑胶件的复合产品结构留在凸台上，通过斜顶顶出完成脱模过程。当斜顶顶出时，弹性复位组件压缩储存能量，脱模完成后，弹性复位组件恢复形变驱动后模仁和固定板恢复至初始位置，以便于下一次的热压工序。该发明能够将塑胶件和热固性碳纤维热压后再通过斜顶方便将带有倒扣的
塑胶件完成脱模(后续再直接通过cnc切削得到成品)，并且通过弹性复位组件恢复到初始状态，方便在热压工序和脱模工序之间转换。该发明具有生产效率高、产品良率高，生产难度低的优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺第一实施例的流程示意图；
27.图2为本发明实施例热固性碳纤维与塑胶件的成型工艺第二实施例的流程示意图；
28.图3为本发明实施例后模的结构示意图；
29.图4为本发明实施例后模的某一剖面结构示意图；
30.图5为本发明实施例后模安装塑胶件的结构示意图；
31.图6为本发明实施例后模安装塑胶件和热固性碳纤维的结构示意图；
32.图7为本发明实施例后模和前模压合的结构示意图(前模仅示意性画出前模仁)；
33.图8为本发明实施例前模上升开模完成的结构示意图；
34.图9为本发明实施例热压脱模设备的结构示意图；
35.图10为本发明实施例热压脱模设备脱模的结构示意图；
36.图11为图10在a处的放大图；
37.图12为本发明实施例复合产品结构至成品的结构变化示意图。
38.附图标号说明：
39.1、前模；2、后模；21、后模仁；211、凸台；22、斜顶；221、凸起部；23、固定板；231、上固定板；232、下固定板；24、连接块；241、滑槽；25、销钉；26、弹性复位组件；261、复位杆；262、复位弹簧；263、压紧块；264、锁紧螺钉；27、搬运把手；3、顶出件；4、上压板；5、下压板；6、垫板；7、塑胶件；71、倒扣；8、热固性碳纤维；9、固定螺丝；10、限位螺钉；11、产品复合结构；12、成品。
40.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
43.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
44.并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
45.参照图1-图6，根据本发明的一个方面，本发明还提供一种后模2，包括固定板23、后模仁21、斜顶22和弹性复位组件26，固定板23和后模仁21相对间隔设置，后模仁21背离固定板23的一侧形成有用于安装塑胶件7的凸台211，斜顶22的一端与固定板23连接，斜顶22的另一端伸入凸台211并暴露于凸台211表面设置，以通过斜顶22将安装在凸台211上的复合产品结构11顶出，弹性复位组件26的两端分别与后模仁21和固定板23连接。
46.上述实施例中，塑胶件7安装在后模仁21的凸台211上，凸台211的形状与塑胶件7的形状相匹配，斜顶22的一端与固定板23连接，斜顶22的另一端伸入凸台211并暴露于凸台211表面设置，当热压完成后，塑胶件7和热固性碳纤维8与塑胶件7的复合产品结构11留在凸台211上，通过斜顶22顶出完成脱模过程。当斜顶22顶出时，弹性复位组件26压缩储存能量，脱模完成后，弹性复位组件26恢复形变驱动后模仁21和固定板23恢复至初始位置，以便于下一次的热压工序。该实施例能够将塑胶件7和热固性碳纤维热压8后再通过斜顶22方便将带有倒扣71的塑胶件7完成脱模(后续再直接通过cnc切削得到成品)，并且通过弹性复位组件26恢复到初始状态，方便在热压工序和脱模工序之间转换。该实施例具有生产效率高、产品良率高，生产难度低的优点。
47.在一实施例中，斜顶22部分凸出凸台211形成有凸起部221，凸起部221用于与塑胶件7的倒扣71卡接，后模2还包括连接块24和销钉25，斜顶22通过连接块24与固定板23连接，连接块24内设置有滑槽241，销钉25连接连接块24和斜顶22，销钉25可滑动地安装于滑槽241。斜顶22的数量为两根，两根斜顶22的间距自凸台211向固定板23逐渐增大。一般的塑胶件7存在倒扣71，后模2包紧力较大，因此开模后，复合产品结构11会留在后模2侧。而不会在前模1上。塑胶件7具有一定的韧性，且产品结构细长型，左右发生弹性变形即可安装在后模2的凸起部221上。该实施例通过凸起部221与倒扣71卡接，在斜顶22顶出的时候，销钉25可以滑槽241内滑动，斜顶22在向上竖直顶升的时候还会伴有水平方向的位移，可以方便带有倒扣71的塑胶件7的脱模。具体地，塑胶件7完全脱出时会保证有0.8mm的安全量，安全量如图9中的b所示。
48.在一实施例中，凸起部221的数量为两个，两个凸起部221分别设置于凸台211的两侧。凸起部221的数量根据塑胶件7倒扣71的数量设置，凸起部221的数量与倒扣71的可以一一对应设置，当然，凸起部221的数量也可以少于倒扣71的数量。
49.在一实施例中，弹性复位组件26包括复位杆261、复位弹簧262和锁紧件，复位杆261的一端与固定板23连接，复位杆261的另一端伸入后模仁21内并通过锁紧件固定，复位弹簧262套装于复位杆261的外周，且复位弹簧262的两端分别与后模仁21和固定板23抵接。锁紧件包括压紧块263和锁紧螺钉264，压紧块263可伸缩地安装于后模仁21，锁紧螺钉264连接压紧块263和复位杆261。在斜顶22顶出脱模时，压紧块263会脱离后模仁21向上移动，复位弹簧262的两端分别与后模仁21和固定板23抵接，复位弹簧262压缩储存能量；脱模完
成后，外力去除，复位弹簧262恢复形变使得后模仁21和固定板23回复到初始位置。
50.在一实施例中，固定板23包括层叠设置且可拆卸连接的上固定板231和下固定板232，上固定板231面向后模仁21设置，斜顶22的一端与上固定板231连接，弹性复位组件26与上固定板231连接。这样主要是为了方便将弹性复位组件26和斜顶22通过螺纹件等固定在上固定板231上，当固定完成后，通过下固定板232的遮挡作用，使得内部组件不容易受到外部干扰。具体地，上固定板231和下固定板232之间通过固定螺丝9连接。
51.在一实施例中，后模四周与模板配合面采用斜度设计，斜度为5
°
左右，这样设计在保证装配精度的同时便于拆卸、安装，起到定位导向作用。
52.参照图7-图9，根据本发明的又一方面，本发明还提供一种热压脱模设备，热压脱模设备包括前模1、顶出工位和转移机器人，还包括上述的后模2，前模1用于与后模2压合以将热固性碳纤维8与塑胶件7热压成型成复合产品结构11，转移机器人用于将后模2和复合产品结构11转移至顶出工位，顶出工位用于驱动后模2将复合产品结构11顶出。上述转移机器人可以是六轴机器人，后模2和前模1所在的位置可以称为热压工位，热压工位主要使得热固性碳纤维8与塑胶件7热压成型成复合产品结构11，顶出工位用于驱动后模2将复合产品结构11顶出完成脱模拖成，方便后续切削。可以在后模2上设置搬运把手27，方便转移机器人将热膜模具的后模2在热压工位和顶出工位上来回转移。由于热压脱模设备包括了上述所有后模2，的全部实施例的所有技术方案，因此，至少具有上述所有技术方案带来的一切有益效果，在此不再一一赘述。
53.在一实施例中，顶出工位包括上压板4、垫板6、下压板5和顶出件3，上压板4抵接于后模仁21的上表面，下压板5抵接于固定板23的下表面，垫板6的两侧分别抵接上压板4和下压板5，下压板5面向固定板23的位置形成有供顶出件3通过的顶出孔。通过上压板4、上压板4和垫板6将后模2固定，顶出件3可以包括顶杆和气缸或油缸，通过气缸或油缸驱动顶杆穿过通孔向上顶固定板23，复位弹簧262收缩，斜杆向上运动并带有水平位移，使得凸起部221从塑胶件7的倒扣71脱出并且将复合产品结构11顶出完成脱模过程。顶出完成后，固定板23在复位弹簧262的作用下复位，带动斜顶22复位，通过六轴机械手周转至热压工位，准备下一周期生产。而脱模取出的复合产品结构11则流转至cnc工序，通过一次装夹去除碳纤维余料，得到最终产品。该实施例将后模2快速在两个工位中间实现更换，通过自动化来实现，提高生产效率，节省周期，可以根据项目整体的需求量，新增模仁组立的套数，缩短单位产品的周期，调节生产产能。
54.在一实施例中，顶出工位还包括限位螺钉10，限位螺钉10分布与下压板5相对的两侧。
55.参见图11-图12，根据本发明的又一个方面，本发明提供一种热固性碳纤维8与塑胶件7复合产品结构11的成型工艺，包括以下步骤：
56.s100，将预制的塑胶件7安装在后模2上；
57.s200，将热固性碳纤维放置在塑胶件7上；
58.s300，驱动前模1下压，将热固性碳纤维8与塑胶件7热压成型成复合产品结构11；
59.s400，控制脱模取出复合产品结构11；
60.s500，将复合产品结构11切削得到成品12。
61.上述实施例中，塑胶件7单独开发注塑模具制作或者外购，注塑模具技术方案、工
艺流程在模具行业内已相当成熟，其具有快生产周期、好的尺寸稳定性、外观一致性等工艺优势，适合大批量生产。先将塑胶件7作为嵌件埋入热压模具的后模2中，将裁切好的热固性碳纤维8的碳布放置在热压模具上进行热压成型，由于热固性碳纤维8中的环氧树脂本身就是胶水，在模压过程中，环氧树脂在一定工艺条件下发生固化，使得热固性碳纤维8与提前埋入在热压模具里的塑胶件7很牢固的结合在一起，具有较强的粘结力。参照图12，热压完成后，得到半成品的复合产品结构11，脱模后直接通过cnc车削掉多余部分，就可以得到成品12。相比于现有技术而言，该实施例取消了热压之后的cnc去余料、清洗、底涂、嵌件注塑这些工艺流程，在热压之后直接进行cnc切削，cnc工序从之前的两道工序优化至一道，有效避免了重复装夹造成的累积公差，降低了复合产品成型工艺难度该实施例不仅简化了生产流程，提高了生产效率，降低了生产难度和生产成本，还提高了产品的合格率。
62.参见图12，在一实施例中，脱模取出复合产品结构11的步骤还包括：
63.s401，驱动前模1上升，将后模2和复合产品结构11转移至顶出工位；
64.s402，控制顶出工位驱动后模2将复合产品结构11顶出。
65.可以通过六轴机器人实现后模2在热压工位和顶出工位之间来回周转，保证生产连续性。
66.在一实施例中，热压温度为150℃～180℃，热压时间为3min～6min，热压的压力为4mpa～6mpa，以确保热固性碳纤维8与塑胶件7牢固结合。热固性碳纤维8根据物性要求，其固化温度范围150℃～180℃，则塑胶件7的热变形温度需要大于180℃，可以选择pei、pps、lcp、peek等耐热性较好的塑胶材质，亦或是某些通过玻纤增强而使其耐热性增强的材料。在3c领域，产品普通卡扣倒扣量小于1mm，塑胶材料具有一定的韧性，能够通过变形将产品安装到后模2上，材料强度无失效，满足要求。
67.以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。