[0043] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0044] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046] 实施例1:
[0047] 请参阅图1‑2,一种滚塑成型模具,包括模具本体,模具本体内端开凿有全塑车身型腔,模具本体包括若干个模具子单元1,对于加工像全塑车身类形状复杂的制品,模具体积和质量大、表面结构复杂,若采用不规则多个方向模具的分块方式,安装、拆卸模具时需要翻转调节模具角度,造成开合模难度大、效率低,且当拆卸大块局部复杂结构的分块模具时,容易使其装配精度降低,分块模具之间的安装配合错位,采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法,对全塑车身模具进行三维单元分块,该模具分块方法主要针对模具型腔的形状,直接把所制复杂制品的模具沿三维方向进行单元分割,然后利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元,然后采用螺栓组件或快速夹具对微分单元进行组合安装,拆模具时,根据制品形状可任意选择开模,通过这种单元分割组合成型结构和方法,可以将形状负责的全塑车身模具化整为零,降低了车身模具整体加工的难度,且安装组合方便,提高了装模与脱模的效率,维修方便,此外,此种结构方法可防止拆卸大块复杂模具时模具错位和制品卡死现象的发生,提高了模具的使用寿命,并保证了制品的表观质量,若干模具子单元1之间通过螺栓和螺母装配,模具子单元1包括多点控温子单元1a和单点控温子单元1b,多点控温子单元1a属于单个模具子单元1内同时存在正常部位和重点部位的时候,即单个模具子单元1存在需要加热不一致的区域,单点控温子单元1b属于单个模具子单元1内加热应保持一致。
[0048] 请参阅图4‑7,多点控温子单元1a和单点控温子单元1b内端均开凿有温控空腔4,温控空腔4内端安装有副控制模块5,副控制模块5连接有中央控制模块2,中央控制模块2和副控制模块5均采用STM32F103C6单片机芯片为控制核心,副控制模块5与中央控制模块2之间通过无线连接模块连接,无线连接模块具体为GPRS无线通信模块,中央控制模块2连接有云服务器3,通过向云服务器3上传数据进行案例分析,利用大数据整合的方式优化并制定最佳的控温方案,有利于提高成型质量,包括不同配方、不同比例组分的滚塑成型,以及双轴旋转时的公转转速、自转转速、温度、压力等因素均可通过大数据的方式来计算分析,多点控温子单元1a和的温控空腔4内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有分割型传热网7a,分割型传热网7a的节点处固定连接有至少一个控温节点6,用来分区域控温,单点控温子单元1b的温控空腔4内靠近全塑车身型腔一端壁上固定连接有一体型传热网7b,一体型传热网7b的节点处仅固定连接有一个控温节点6,用于对整个模具子单元1进行全局控温,控温节点6与副控制模块5连接。
[0049] 请参阅图8,控温节点6包括导热环61,导热环61内端分别安装有电加热丝62和热电偶63,电加热丝62的加热端与导热环61内端壁接触,热电偶63的测量端与温控空腔4内靠近全塑车身型腔一端壁接触,电加热丝62用于对模具子单元1进行直接加热,相比于热空气对流法来说升温速度快,易于精确控制,热电偶63用于实时采集指定区域的温度值并反馈至副控制模块5。
[0050] 请参阅图8,分割型传热网7a包括若干双向传热丝,且相邻的一对控温节点6之间通过双向传热丝连接,双向传热丝包括一对端导热丝71,一对端导热丝71之间焊接有隔热片72端导热丝71用于导热来扩大控温节点6的控温面积,隔热片72用来隔热限定控温节点6的控温面积。
[0051] 一种滚塑成型模具的加工工艺,包括以下步骤:
[0052] 步骤一、塑料原料准备:提前把聚氨酯树脂粉末与助剂挤出造粒添加到辅料包中,利用混合机对聚乙烯和玻纤进行计量和分散,经搅拌、混合后得到粉末状的玻纤增强聚乙烯树脂;
[0053] 步骤二、滚塑准备:将若干模具子单元1依次装配并合模形成模具本体,通过中央控制模块2向副控制模块5发送预热信号,由副控制模块5控制相应的控温节点6开始升温对模具本体进行预热;
[0054] 步骤三、滚塑成型:启动滚塑成型机的双轴旋转,先使烘箱内的热气体流通3次,接着将玻纤增强聚乙烯树脂添加到模具本体内,升温至250‑350℃,加热时间维持30‑45min,热电偶63实时采集温度值并反馈至副控制模块5,由副控制模块5无线传输至中央控制模块2,中央控制模块2经过数据处理和分析后,反馈温控信号,由副控制模块5控制电加热丝62进行温度调节,实现温度控制循环,玻纤增强聚乙烯树脂熔融覆盖住模具内壁后,打开辅料包,释放发泡聚氨酯材料,加热旋转,使聚氨酯材料在致密的玻纤增强聚乙烯层上形成发泡层;
[0055] 步骤四、冷却开模:采用四步冷却法后,请参阅图3,得到全塑车身本体8,请参阅图9,即“实心+发泡+实心”的三明治增强全塑车身结构。
[0056] 步骤一中玻纤占聚乙烯含量的10%‑12%,玻纤的长度为3‑3.5mm,制品在强度及其模量上都得到了较大的提高,断裂伸长率减小,有助于提高车身尺寸的稳定性和车身的力学性能。
[0057] 步骤二中的预热温度为150℃‑200℃,且预热时间持续为10‑15min,通过预热先对模具本体进行全局加热,并保持在均匀的温度上,一方面方便玻纤增强聚乙烯树脂在热力学作用下均匀流动,另一方面避免温度急剧变化带来的影响。
[0058] 步骤三中控温节点6在保持模具本体全局温度均匀的前提下,对全塑车身本体8的薄弱部位和重点部位进行定向加热,实现部分区域的温度微提升,快速增加模具区域温度,调整模具表面温度,平衡车身模具模温,使产品达到预期效果,在全塑车身薄弱部位进行定向加热,不但能生产出高质量的产品(壁厚均匀),甚至将局部区域加厚(如前后保险杠的壁厚),提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
[0059] 步骤三中滚塑成型机烘箱内的热气体流动速度为每分钟更换20‑50次,热气体为氮气、二氧化碳或惰性气体,靠近旋塑模具的空气流动速度较小,温度较低;靠近进出风口的烘箱壁面的流动速度较大,温度较高。加快炉内空气流动速率,可以使炉内空气温度变化梯度变小,但气流温度高低的锥形现象没有得到有效改善,模具温度不够均匀,因此需要控温节点6实现局部区域的微观调节。
[0060] 四步冷却法分为四个阶段:
[0061] 第一阶段是在加热室内冷却,即加热室停止加温,制品温度从320℃缓慢降到230℃,制品内部无序的分子结构趋于有序,并形成结晶;
[0062] 第二阶段在加热室保温与保压,即保持制品温度230℃持续10min,期间向制品内部充气加压0.2MPa10s。实验表明,加压即使时间很短,也可以有效去除制品内部的气泡;
[0063] 第三阶段为强制风冷,即模具从加热室移出后,用强制风冷使车身制品温度从230 ℃降到60℃这个过程中,需要使模具保持双轴旋转,保证冷却的均匀性;
[0064] 第四阶段为夹具定型,即依次拆卸下若干模具子单元1后取出制品,用定型夹具固定,冷却到室温并保持5‑6h,并在定型冷却过程中向制品内部充气加压6Mpa,以达到稳固外形,防止或减少翘曲和变形。
[0065] 实施例2:
[0066] 本实施例与实施例1不同的地方在于当全塑车身的厚度较厚时,“实心+发泡+实心”的三明治增强全塑车身结构仅仅依靠面与面的结合力,强度难以达到设计要求,因此可由技术人员选择性的在控温节点6上安装有电磁铁,且电磁铁同样与副控制模块5电性连接,即控温节点6既可以同时实现温度和磁场的双重控制,另外在辅料包和玻纤增强聚乙烯树脂在制备过程中均混合适量的磁性颗粒,磁性颗粒可以是微纳米级别的Fe203、Fe304或Ni颗粒等,在第一层玻纤增强聚乙烯树脂熔融覆盖住模具内壁后,释放辅料包的内聚氨酯发泡材料,在加热旋转至均匀覆盖在第一实心层上时,由中央控制模块2向副控制模块5发送信号,控制电磁铁通电启动产生多个单点磁场,在单点磁场范围内的聚氨酯发泡材料及后续的第二层玻纤增强聚乙烯树脂,由于其内混合的磁性颗粒,请参阅图11,在磁场的磁吸作用下带动附近的材料向靠近电磁铁的方向移动,形成陷入前一层结构的凸起,进而实现实心层和发泡层之间的干预型紧密结合,不易出现局部脱落或者结合较差的情况发生,显著加强“实心+发泡+实心”的三明治增强全塑车身结构,相比较下具有更好的力学性能,可以吸收巨大的碰撞能量,同时还可以满足车身轻量化的需求。
[0067] 在实心层和发泡层之间相互干预型结合时,可以通过中央控制模块2经过计算模拟后,将数据发送至副控制模块5,进而控制通入电磁铁的电流大小,来完成对磁场的强度调节,随着磁场强度的大小改变,聚氨酯发泡材料和玻纤增强聚乙烯树脂内的磁性颗粒响应磁场力的干涉深度也会随之改变,即磁场强度越小,在磁场力的作用下凸起深度越浅,磁场强度越大,在磁场力的作用下凸起深度越深,从而实现在面对不同厚度的车身时结合力也随之进行调整,始终保持在尽量减小对各层结构的影响,同时增大结合力满足强度提升,以实现全塑车身成型和结构和功能的强化。
[0068] 本发明可以实现开发出一套材料‑结构‑工艺相互耦合的设计体系,通过玻纤增强聚乙烯树脂及辅助料的材料准备,并采用大型复杂铝合金模具单元分割组合成型的方法,对全塑车身模具进行三维单元分块,利用铝合金铸造成型技术制造铝合金微元,可以将形状负责的全塑车身模具化整为零,降低了车身模具整体加工的难度,且安装组合方便,提高了装模与脱模的效率,维修方便,提高了模具的使用寿命,并保证了制品的表观质量,在工艺上引进了定向加热的新型控温手段,在保证模具全局温度均匀的微观控制下,可以实现对部分重点区域的定向加热,不但能生产出壁厚均匀高质量产品壁厚均匀,甚至将局部区域加厚,提高产品的力学强度和产品的使用寿命。
[0069] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式;但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围内。