一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置及方法

1.本发明涉及拉挤工艺领域，尤其涉及一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置及方法。


背景技术：

2.拉挤成形技术可连续成型来制作尺寸不受限制的制件，并且具有效率高、成本低的特点，是大尺寸复合材料构件制造的关键技术之一。在拉挤成形的过程中，将脱模布铺设在制件与金属模具之间，降低拉挤制件与模具之间的摩擦力与粘合力是拉挤制件脱模的重要实施方式，在拉挤工艺行业得到了广泛应用。
3.脱模布在拉挤过程容易产生褶皱以及横向偏移，影响制件表面质量与脱模效果。针对上述问题，中国专利(专利公告号：cn210283318u)公开一种复合材料拉挤件脱模布定位装置，然而该脱模布定位装置中脱模布需要绕过导向凸辊与凹辊并呈s型绕制，脱模布张力难以控制，在拉挤方向容易发生形变，从而影响脱模布横向定位位置。因此，急需一种能够保持脱模布在拉挤过程中能够实现精确定位的装置。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置及方法，以解决现有的脱模布定位装置无法在拉挤工艺中实现精确定位的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，包括底座，所述底座上设有送料机构、定位机构和收卷机构，所述送料机构包括支撑架和送料伺服电机，所述支撑架螺栓连接底座上，所述支撑架上转动连接有两个送料卷筒和位于送料卷筒一侧的导向辊轮，所述送料伺服电机与送料卷筒同轴连接；所述定位机构用于将送料机构送出的脱模布进行定位，所述收卷机构设置在远离送料机构的一侧，所述收卷机构包括收卷伺服电机和与收卷伺服电机同轴连接的收卷卷筒，所述收卷卷筒通过支架固定在底座上。
7.进一步的，所述定位机构包括定位平板、顶部外框架和底部外框架，所述定位平板的一端连接有位于前端送料机构的另一侧的支撑架，所述支撑架螺栓连接在底座上，所述定位平板的另一端连接有芯模，所述定位平板的两侧均螺栓连接有定位块，所述定位块上开设有定位槽，所述顶部外框架和底部外框架之间设有用于调节顶部外框架和底部外框架之间间距的调节机构，所述顶部外框架和底部外框架上均设有软压板。
8.进一步的，每块所述软压板上均设有由硅橡胶制成的凸起，所述凸起的形状为弧形，所述凸起的长度与脱模布的宽度相同，所述凸起的厚度大于定位槽的高度。
9.进一步的，所述调节机构包括两根齿条、齿轮和升降机构，两根所述齿条分别设置在顶部外框架和底部外框架上，所述齿轮转动连接在定位平板上，所述齿轮与两根齿条同时啮合连接，所述定位平板的两侧开设有供顶部外框架和底部外框架滑动的滑道，所述升降机构用于带动底部外框架实现上下升降。
10.进一步的，所述升降机构包括定位伺服电机、蜗杆传动轴、蜗轮、丝杠和升降螺母，所述定位伺服电机螺栓连接在底座上，所述蜗杆传动轴同轴连接在定位伺服电机的输出轴上，所述蜗轮与蜗杆传动轴相啮合，所述丝杠与蜗轮连接在一起，所述升降螺母与丝杠螺纹连接，所述升降螺母通过螺栓与底部外框架连接。
11.进一步的，所述顶部外框架和底部外框架内均连接有硬压板，每块所述硬压板与对应的软压板之间连接有弹簧。
12.进一步的，所述脱模布定位装置的定位方法：
13.s1、将上下两层脱模布分别卷至两个送料卷筒上，将上下两层脱模布绕过导向辊轮拉伸至定位平板，同时上下两层脱模布穿过对应的定位槽，沿着拉挤成形模具拉伸至收纳卷筒，上下两层脱模布端部与收纳卷筒连接，根据脱模布的厚度与定位块内部定位槽的高度，设定软压板下降的距离；
14.s2、开启送料伺服电机与收卷伺服电机，送料伺服电机带动送料卷筒旋转，沿着拉挤方向输送一定长度的脱模布，收卷伺服电机带着收卷卷筒旋转，沿着拉挤方向收纳一定长度的脱模布，每次送料与收卷操作间隔一个固化周期时间；
15.s3、当上下两层新的脱模布输送至定位机构时，通过调节机构用于调节两块软压板之间的间距，借助软压板挤压上下两侧的脱模布；
16.s4、当软压板与定位平板表面完全贴合后停留3秒，通过调节机构带动软压板与脱模布相脱离，送料伺服电机和收卷伺服电机继续正转，已经定位好的脱模布沿着拉挤方向进入固化区域，新的脱模布从送料卷筒运动至定位区域，循环往复，实现上下两层脱模布在拉挤过程中的精准定位。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果：
18.1.本发明具有横向定位功能与纵向压平功能，定位可靠，压力可控，综合定位效率高。
19.2.本发明利用定位块的定位槽与软压板配合定位，解决了已有定位装置中通槽对脱模布表面的损伤情况，同时增加了定位的可靠性。
20.3.本发明在送料过程中不需要绕制s型通过辊轮，定位更加简单高效，脱模布表面张力更容易控制。
21.4.本发明利用弹簧与软压板配合施压，脱模布表面压力分布更加均匀，发生横向偏移的可能性更小。
22.5.本发明通过调节机构和升降机构配合实现了顶部外框架和底部外框架的升降运动，运动精度更高，运动过程更加可控。
23.6.本发明通过齿轮齿条配合，实现了上下两块软压板的同步往复运动更加平稳。
24.7.本发明实现了闭合截面薄壁结构拉挤过程中上下两侧脱模布的高精度、高效率定位。
附图说明
25.图1为本发明一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置的轴测视图；
26.图2为本发明一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置的主视图；
27.图3为本实施例中升降机构的结构示意图；
28.图4为本实施例中定位机构的结构示意图；
29.图5为图4中a处的局部放大视图；
30.图6为图4中b处的局部放大视图；
31.图7为本实施例中软压板的主视图；
32.图8为本实施例中送料机构的轴测视图；
33.图9为本实施例中送料机构的主视图；
34.图10为本实施例中收卷机构的主视图；
35.图11为本实施例中后端支撑组件的结构示意图；
36.图12为本发明一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置的定位方法的流程图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
38.说明书附图中的附图标记包括：1-底座；2-前端支撑架；3-送料机构；301-送料传动轴；302-送料卷筒；303-导向辊轮；4-定位机构；401-定位平板；402-定位块；403-软压板；404-弹簧；405-硬压板；406a-顶部外框架；406b-底部外框架；407-齿轮；408-齿条；409-齿轮传动轴；501-定位伺服电机；502-联轴器；503-蜗轮；504-蜗杆传动轴；6-升降机构；601-丝杠；602-升降螺母；7-收卷机构；701-收卷卷筒；8-芯模；9-后端支撑组件。
39.如图1和图2所示，一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，包括底座1，底座1上由左至右依次设有前端支撑架2、送料机构3、定位机构4、后端支撑组件9和收卷机构7。底座1水平安装在地面上。前端支撑架2采用工字钢，前端支撑架2焊接在底座1上。送料机构3包括支撑架和送料伺服电机(如图8和图9所示，图中未展示送料伺服电机)，支撑架螺栓连接底座1上，支撑架上转动连接有两个送料卷筒302和位于送料卷筒302一侧的导向辊轮303，每个送料卷筒302均通过送料传动轴301转动连接在支撑架上，送料伺服电机与送料传送轴同轴连接。导向辊轮303的长度与脱模布的宽度一致。
40.如图4-图6所示，定位机构4用于将送料机构3送出的脱模布进行定位。定位机构4包括定位平板401、顶部外框架406a和底部外框架406b。定位平板401的左端通过前端支撑架2设置在送料机构3的左侧，定位平板401的右端连接有芯模8(图1、2、4中均未展示脱模布)，借助定位平板401可以防止上下两层脱模布在此处就已经完全贴合；同时定位平板401的一端连接前端支撑架2，定位平板401的另一端连接芯模8，对芯模8端部起到了支撑作用。定位平板401的前后两侧均螺栓连接有定位块402，每个定位块402的上下两侧均开设有定位槽。定位平板401的前后两侧还开设有供顶部外框架406a和底部外框架406b滑动的滑道。顶部外框架406a和底部外框架406b均采用u字形结构，并且顶部外框架406a和底部外框架406b的两个自由端均开设有供顶部外框架406a或底部外框架406b滑动的开口，顶部外框架406a和底部外框架406b的自由端上未开口的一侧滑动连接在对应的滑道内。顶部外框架406a和底部外框架406b之间设有用于调节顶部外框架406a和底部外框架406b之间间距的调节机构，调节机构包括四根齿条408、两个齿轮407和升降机构6，四根齿条408分别设置在顶部外框架406a和底部外框架406b对应的开口处侧壁上，两个齿轮407通过两个齿轮传动轴409转动连接在定位平板401的两外侧壁上，每个齿轮407均与同侧的两个齿条408同时啮
合连接。
41.如图3和图4所示，升降机构6用于带动底部外框架406b实现上下升降。升降机构6包括定位伺服电机501、蜗杆传动轴504、两个蜗轮503、丝杠601和升降螺母602。定位伺服电机501螺栓连接在底座1上，蜗杆传动轴504通过联轴器502同轴连接在定位伺服电机501的输出轴上，蜗杆传动轴504的两端均设有轴承和轴承套(图中未画出)，轴承套螺栓连接在底座1上。两个蜗轮503间隔设置在底座1上，每个蜗轮503均与蜗杆传动轴504相啮合。丝杠601通过平键与蜗轮503连接在一起，丝杠601转动连接在底座1上。升降螺母602与丝杠601螺纹连接，升降螺母602通过螺栓与底部外框架406b连接。
42.顶部外框架406a和底部外框架406b内均螺栓连接有硬压板405，每块硬压板405上均间隔连接有两根弹簧404，两根弹簧404上共同连接有与位于顶部外框架406a或底部外框架406b内的软压板403(如图7所示)。每块软压板403上均开设有由硅橡胶制成的凸起，凸起的形状为弧形，凸起的长度与脱模布的宽度相同，凸起的厚度略大于定位槽的高度，从而防止挤压定位过程中凸起受压后凸起的两侧被挤到定位槽里面，后续凸起被带动抬起会带着脱模布滑出定位槽，导致定位不准的情况。
43.如图10和11所示，后端支撑组件9设置在收卷机构7的左侧，后端支撑组件9由固定板和焊接在固定板上的两个支撑板构成，两个支撑板之间通过轴承连接有滚轮；后端支撑组件9可为芯模8提供适当的支撑力和保持脱模布顺畅移动。收卷机构7设置在底座1的右侧，收卷机构7包括收卷伺服电机(图10中未展示)和与收卷伺服电机同轴连接的收卷卷筒701。收卷伺服电机通过联轴器502同轴连接收卷卷筒，收卷卷筒701转动连接有u形架，u形架螺栓连接在底座1上。
44.如图12所示，脱模布定位装置的定位方法：
45.s1、将上下两层脱模布分别卷至两个送料卷筒302上，将上下两层脱模布绕过导向辊轮303拉伸至定位平板401，并将上下两层脱模布穿过对应定位块402内部的定位槽，沿着拉挤成形芯模8拉伸至收纳卷筒，上下两层脱模布的端部与收纳卷筒连接，根据脱模布的厚度与定位块402内部定位槽的高度，设定软压板403下降的距离，本实施例中软压板403下降的距离等于定位槽的高度减去脱模布的厚度，其结果再乘以系数1.2-1.5。
46.s2、开启送料伺服电机与收卷伺服电机，送料伺服电机带动送料卷筒302旋转，沿着拉挤方向输送一定长度的脱模布，收卷伺服电机带着收卷卷筒701旋转，沿着拉挤方向收纳一定长度的脱模布，每次送料与收卷操作间隔一个固化周期时间(即循环周期)。
47.s3、当上下两层新的脱模布输送至定位机构4时，定位伺服电机501通过联轴器502带动蜗杆传动轴504旋转，蜗杆传动轴504带动蜗轮503和丝杠601周向旋转，丝杠601旋转带动升降螺母602竖直上升，进而带动底部外框架406b竖直上升，底部外框架406b通过齿轮407和齿条408的配合，进而带动顶部外框架406a竖直下降，实现顶部外框架406a的硬压板405与底部外框架406b的硬压板405同步相向运动；硬压板405相向运动带动弹簧404相向运动，进而带动上下两个软压板403与凸起相向运动，上下两个凸起挤压定位平板401上下两层的脱模布，当软压板403下降到设定距离时，凸起左右两侧挤压至定位块402内侧定位槽，抑制拉挤过程中脱模布的横向收缩，直至凸起与定位平板401表面贴合在一起。
48.s4、当凸起的底部与定位平板401表面完全贴合后停留3秒，从而让脱模布能够更好地贴合定位平板401，后续有预浸料进入时，脱模布能够更好地贴合预浸料表面的树脂。
定位伺服电机501微量反向旋转，带动蜗杆传动轴504反向旋转，进而带动蜗轮503与丝杠601反向旋转，带动升降螺母602下降，底部外框架406b随之下降，通过齿轮407和齿条408的配合带动顶部外框架406a上升，上下两块软压板403背向运动，远离定位平板401，当软压板403上的凸起撤离脱模布后，定位伺服电机501停止工作，送料伺服电机和收卷伺服电机继续正转，已经定位好的脱模布沿着拉挤方向进入固化区域，新的脱模布从送料卷筒302运动至定位区域，循环往复，实现上下两层脱模布在拉挤过程中的精准定位。
49.以上所述的仅是本发明的实施例，实施方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：包括底座，所述底座上设有送料机构、定位机构和收卷机构，所述送料机构包括支撑架和送料伺服电机，所述支撑架螺栓连接底座上，所述支撑架上转动连接有两个送料卷筒和位于送料卷筒一侧的导向辊轮，所述送料伺服电机与送料卷筒同轴连接；所述定位机构用于将送料机构送出的脱模布进行定位，所述收卷机构设置在远离送料机构的一侧，所述收卷机构包括收卷伺服电机和与收卷伺服电机同轴连接的收卷卷筒，所述收卷卷筒通过支架固定在底座上。2.根据权利要求1所述的一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：所述定位机构包括定位平板、顶部外框架和底部外框架，所述定位平板的一端连接有位于前端送料机构的另一侧的支撑架，所述支撑架螺栓连接在底座上，所述定位平板的另一端连接有芯模，所述定位平板的两侧均螺栓连接有定位块，所述定位块上开设有定位槽，所述顶部外框架和底部外框架之间设有用于调节顶部外框架和底部外框架之间间距的调节机构，所述顶部外框架和底部外框架上均设有软压板。3.根据权利要求2所述的一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：每块所述软压板上均设有由硅橡胶制成的凸起，所述凸起的形状为弧形，所述凸起的长度与脱模布的宽度相同，所述凸起的厚度大于定位槽的高度。4.根据权利要求2所述的一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：所述调节机构包括两根齿条、齿轮和升降机构，两根所述齿条分别设置在顶部外框架和底部外框架上，所述齿轮转动连接在定位平板上，所述齿轮与两根齿条同时啮合连接，所述定位平板的两侧开设有供顶部外框架和底部外框架滑动的滑道，所述升降机构用于带动底部外框架实现上下升降。5.根据权利要求4所述的一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：所述升降机构包括定位伺服电机、蜗杆传动轴、蜗轮、丝杠和升降螺母，所述定位伺服电机螺栓连接在底座上，所述蜗杆传动轴同轴连接在定位伺服电机的输出轴上，所述蜗轮与蜗杆传动轴相啮合，所述丝杠与蜗轮连接在一起，所述升降螺母与丝杠螺纹连接，所述升降螺母通过螺栓与底部外框架连接。6.根据权利要求5所述的一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：所述顶部外框架和底部外框架内均连接有硬压板，每块所述硬压板与对应的软压板之间连接有弹簧。7.根据权利要求2-6中任一项所述的一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置，其特征在于：所述脱模布定位装置的定位方法：s1、将上下两层脱模布分别卷至两个送料卷筒上，将上下两层脱模布绕过导向辊轮拉伸至定位平板，同时上下两层脱模布穿过对应的定位槽，沿着拉挤成形模具拉伸至收纳卷筒，上下两层脱模布端部与收纳卷筒连接，根据脱模布的厚度与定位块内部定位槽的高度，设定软压板下降的距离；s2、开启送料伺服电机与收卷伺服电机，送料伺服电机带动送料卷筒旋转，沿着拉挤方向输送一定长度的脱模布，收卷伺服电机带着收卷卷筒旋转，沿着拉挤方向收纳一定长度的脱模布，每次送料与收卷操作间隔一个固化周期时间；s3、当上下两层新的脱模布输送至定位机构时，通过调节机构用于调节两块软压板之间的间距，借助软压板挤压上下两侧的脱模布；
s4、当软压板与定位平板表面完全贴合后停留3秒，通过调节机构带动软压板与脱模布相脱离，送料伺服电机和收卷伺服电机继续正转，已经定位好的脱模布沿着拉挤方向进入固化区域，新的脱模布从送料卷筒运动至定位区域，循环往复，实现上下两层脱模布在拉挤过程中的精准定位。

技术总结
本发明属于拉挤工艺领域，公开了一种闭合截面薄壁结构拉挤工艺的脱模布定位装置及方法，包括底座，底座上设有送料机构、定位机构和收卷机构，送料机构包括支撑架和送料伺服电机，支撑架螺栓连接底座上，支撑架上转动连接有两个送料卷筒和位于送料卷筒一侧的导向辊轮，送料伺服电机与送料卷筒同轴连接；定位机构用于将送料机构送出的脱模布进行定位，收卷机构设置在远离送料机构的一侧，收卷机构包括收卷伺服电机和与收卷伺服电机同轴连接的收卷卷筒，收卷卷筒通过支架固定在底座上。本发明解决了现有的脱模布定位装置无法在拉挤工艺中实现精确定位的问题，本发明的装置结构合理，定位方式高效快捷。定位方式高效快捷。定位方式高效快捷。


技术研发人员：彭福军 查铭
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/7/19