車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝及裝置，根據(jù)頂棚內(nèi)飾板是否具有較大的中心孔，可分為具有較大中心孔的A類頂棚內(nèi)飾板和不具有較大中心孔的B類頂棚內(nèi)飾板。根據(jù)頂棚類天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的成型特點，設(shè)計四工位級進(jìn)模具。具體的操作為：在第一工位，加熱芯層纖維氈；在第二工位，在加熱面層纖維氈的同時對芯板模壓成型；在第三工位，面板和芯板模壓成型粘接在一起，同時將需要的塑料嵌件粘接在芯層表面；在第四工位，進(jìn)行沖孔和落料操作得到頂棚內(nèi)飾板。該生產(chǎn)工藝克服了頂棚類天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的復(fù)合模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低的缺點，有利于自動化生產(chǎn)。
【專利說明】車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝及裝置。采用連續(xù)帶狀、預(yù)定型的芯層纖維氈和面層纖維氈，在多工位級進(jìn)模具上熱壓成型，在粘接塑料嵌件之后沖孔落料，得到復(fù)合材料內(nèi)飾板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展和人們環(huán)保意識的不斷提高，原有的汽車內(nèi)飾件通常含有較多增塑劑，且不利于回收利用。通常汽車內(nèi)飾件多為塑料件，相應(yīng)的成型方式為注塑成型；現(xiàn)有的纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的生產(chǎn)方式是以片狀的纖維氈為原材料，配合汽車內(nèi)飾件生產(chǎn)的是復(fù)合模具，在生產(chǎn)過程中，形狀稍復(fù)雜就會引起內(nèi)飾板產(chǎn)品尺寸和形狀的不精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明應(yīng)用由天然纖維和合成化學(xué)纖維制成的纖維氈卷料作為汽車內(nèi)飾板生產(chǎn)的原材料，為了配合這一環(huán)保型材料的改變，本發(fā)明設(shè)計了生產(chǎn)汽車頂棚內(nèi)飾板的成型工藝和級進(jìn)模具。這類成型工藝和級進(jìn)模具也可用于汽車行李箱飾板、左右圍板內(nèi)飾板的成型。該多工位級進(jìn)模具先后完成芯層纖維氈的熱壓成型、面層纖維氈的熱壓成型及其與芯層板的復(fù)合、在內(nèi)飾板的芯層表面粘接塑料嵌件、沖孔及落料，生產(chǎn)出頂棚內(nèi)飾板。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0005]本發(fā)明利用天然纖維和對人體無害的合成纖維制成的內(nèi)飾板面層纖維氈卷料和芯層纖維氈卷料，采用熱壓成型工藝制造汽車頂棚內(nèi)飾板，環(huán)保性能好，便于回收利用，屬于環(huán)境友好型材料和工藝技術(shù)。
[0006]本發(fā)明包含具有較大中央孔的A類頂棚內(nèi)飾板和不具有較大中央孔的B類頂棚內(nèi)飾板的成型過程。實現(xiàn)的技術(shù)路線為:熱壓成型過程分為四個工位，針對四個工位的工藝要求，設(shè)計對應(yīng)的模具。
[0007]車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，包括依次設(shè)置的四個工位和連續(xù)級進(jìn)的面層纖維氈和芯層纖維氈，所述四個工位上均設(shè)置有能夠開模和合模的上模座和下模座；所述第一工位的上模座和下模座上設(shè)有芯層加熱板，用于對芯層纖維租加熱；所述第二工位的上模座和下模座上設(shè)置有芯層熱壓模具，用于芯層纖維氈被壓制成芯層板；所述第三工位上的上模座和下模座上設(shè)置有面層熱壓模具，用于將加熱后的面層纖維氈和已經(jīng)成型的芯層板壓制成型，并實現(xiàn)與芯層板的熱壓粘合，面層熱壓模具上設(shè)有芯層表面嵌件加工裝置；所述第四工位的上模座和下模座上設(shè)有內(nèi)飾板模具，所述內(nèi)飾板模具上還設(shè)有壓邊/卸料板和沖孔模具，起作用分別是把工藝廢料卸下來以及完成沖孔、落料。取出車門內(nèi)飾板，然后帶狀的工藝廢料右移通過導(dǎo)向輥而被卷繞回收。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一工位或第二工位的上方或下方設(shè)有面層加熱板，用于對面層纖維氈加熱。在成型過程中，上模座保持固定。兩條墊板位于上模座的上表面，在這兩條墊板之間預(yù)留適當(dāng)?shù)目臻g，便于面層纖維氈的水平輸運以及用加熱板來加熱。[0009]在第一、二工位之間設(shè)有導(dǎo)向棍,該導(dǎo)向棍固定于上模座上，防止加熱后的芯層纖維氈在重力作用下下垂變形。
[0010]在第二、三工位之間設(shè)有導(dǎo)向輥。在合模過程中，當(dāng)下模座推動芯層板向上運動時，該導(dǎo)向棍隨之一起向上運動；與此同時，垂直方向的面層纖維租、水平方向的面層纖維氈協(xié)同后退，以避免垂直方向的面層纖維氈在模具內(nèi)彎曲、折疊。在開模過程中，該導(dǎo)向輥隨著已成型的芯層板一起下移，當(dāng)芯層板下降到特定高度的位置而停止運動時，該導(dǎo)向輥隨之停止運動。當(dāng)芯層纖維氈水平輸運時，該導(dǎo)向輥把面層纖維氈的垂直運動轉(zhuǎn)變?yōu)樗竭\動，利于芯層板和面層纖維氈在第三工位的復(fù)合。
[0011]所述面層加熱板分為上加熱板和下加熱板，所述上加熱板和下加熱板分別固定于上墊板和下墊板上。
[0012]所述車門用天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置還設(shè)有頂料桿，把已成型的制品頂出模腔。
[0013]所述第二和第三工位之間設(shè)有一個狹長的通孔，便于面層纖維氈的垂直輸運。下模座在動力系統(tǒng)的作用下上下往復(fù)運動，帶動裝夾在下模座上的下模具一起上下往復(fù)運動。
[0014]芯層纖維氈和面層纖維氈在進(jìn)入模具工作區(qū)之后，其兩側(cè)邊都由夾具夾持，并由夾具帶動纖維氈向前運動，避免芯層纖維氈和面層纖維氈在模壓成型時發(fā)生皺縮，或者在運輸過程中發(fā)生變形。當(dāng)芯層纖維氈和面層纖維氈離開模具工作區(qū)之后，其兩側(cè)邊的夾具自動脫落。
[0015]所述內(nèi)飾板模具上還設(shè)有芯層表面塑料嵌件容納孔，用以防止芯層表面塑料嵌件被壓壞。
[0016]面層纖維氈和芯層纖維氈在相應(yīng)導(dǎo)向輥的作用下向前輸運。這些導(dǎo)向輥根據(jù)需要，分別固定在上模座或者下模座上。
[0017]最后卷筒將工藝廢料卷繞收集，回收利用。
[0018]本發(fā)明還提供了一種車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝，包括如下步驟:
[0019]I)在第一工位，當(dāng)模具閉合時，加熱板對芯層纖維氈加熱，熱處理的溫度為1750C -250O。
[0020]2)在第二個工位，在合模過程中，下模座向上運動，當(dāng)芯層熱壓凹模接觸平直的芯層纖維氈時，芯層熱壓凹模推動芯層纖維氈一起向上運動，最終芯層熱壓凹模和芯層熱壓凸模閉合，芯層纖維租在閉合模腔內(nèi)被壓制成型。在開模過程中，已成型的芯層板與芯層熱壓凹模一起向下運動，當(dāng)芯層板到達(dá)在第一、二工位之間的導(dǎo)向輥高度位置時停止下移，芯層熱壓凹模繼續(xù)向下運動回到下死點，從而實現(xiàn)已成型的芯層板與芯層熱壓凹模的分離。同時，對面層纖維氈加熱，熱處理溫度為175°C -250°C。
[0021]3)在第三工位，當(dāng)模具閉合時，面層纖維氈和已經(jīng)成型的芯層板之間被壓制成型，并實現(xiàn)與芯層板的熱壓粘合。在模具開始閉合之前，將需要粘接在芯層板表面的塑料嵌件的粘接面加熱至熔融狀態(tài)，并且安放在指定的下模位置處，在合模時完成塑料嵌件和芯層板的熱壓粘接。
[0022]4)在第四工位，在合模過程中完成沖孔和落料，在之后的開模過程中，安裝于落料凸模周邊的壓邊/卸料板起到卸料作用，把工藝廢料從落料凸模上卸下來。沖孔廢料則從下模具的廢料孔中排出。在開模完成之后，取出頂棚內(nèi)飾板，然后帶狀的工藝廢料右移通過導(dǎo)向輥而被卷繞回收，與此相應(yīng)的是，芯層纖維氈和面層纖維氈也向右水平輸運，從而進(jìn)入下一個合模/開模的工作循環(huán)。
[0023]所述第三工位中所述的預(yù)熱處理的溫度為175°C -250°C，預(yù)熱處理的時間為60-100秒；熱模壓溫度為175°C -300°C ;汽車內(nèi)飾板模具上液壓成型的模壓壓力是15-20MPa，液壓成型時間為60-100秒。
[0024]本發(fā)明與通常用在汽車頂棚內(nèi)飾板生產(chǎn)中的模具相比，具有以下特點及優(yōu)點:
[0025]I)本發(fā)明設(shè)計的是利用天然纖維制成的纖維氈卷料作為原料，相應(yīng)的成型方式為熱壓成型。
[0026]2)本發(fā)明應(yīng)用的原料是連續(xù)帶狀、預(yù)定型的天然纖維氈卷料，配合級進(jìn)模具，將復(fù)雜的成型過程在多個工位上逐步完成，每步操作相對簡單，有效地提高產(chǎn)品的精確度。
[0027]3)本發(fā)明將生產(chǎn)纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的模具設(shè)計成多工位級進(jìn)模具，不同于常用的單工位復(fù)合模具，有利于汽車內(nèi)飾板的大批量、自動化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是第一工位模具圖。
[0030]圖3是第二、三工位模具圖。
[0031 ] 圖4是A類汽車頂棚內(nèi)飾板第四工位模具圖。
[0032]圖5是B類汽車頂棚內(nèi)飾板第四工位模具圖。
[0033]其中，1、面層纖維租；2、上模座；3、芯層上墊板；4、芯層上加熱板；5、芯層纖維租；
6、芯層下加熱板；7、芯層下墊板；8、下模座；9、第一導(dǎo)向棍；10、第二導(dǎo)向棍；11、芯層熱壓凹模；12、第三導(dǎo)向棍；13、芯層熱壓凸模；14、面層上墊板；15、面層上加熱板；16、面層下加熱板；17、面層下墊板；18、第四導(dǎo)向棍；19、第五導(dǎo)向棍；20、面層熱壓凹模；21、芯層表面嵌件加工裝置；22、面層熱壓凸模；23、壓邊/卸料板；24、內(nèi)飾板凸模；25、沖孔凸模；26、芯層表面塑料嵌件；27、內(nèi)飾板凹模；28、落料凸模；29、廢料孔；30、第六導(dǎo)向輥；31、芯層表面塑料嵌件容納孔。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]實施例1:
[0036]如圖1-圖4所示，一種車門用天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，包括依次設(shè)置的四個工位和連續(xù)級進(jìn)的面層纖維氈I和芯層纖維氈5，所述四個工位上設(shè)置有能夠開模和合模的上模座2和下模座8 ;上模座2保持固定,下模座8在動力系統(tǒng)的作用下上下往復(fù)運動，帶動裝夾在下模座8上的模具一起上下往復(fù)運動。
[0037]所述第一工位上設(shè)有芯層上加熱板4和芯層下加熱板6，芯層上加熱板4通過芯層上墊板3固定在上模座2上，芯層下加熱板6通過芯層下墊板7固定在下模座8上；卷繞的芯層纖維氈5通過第二導(dǎo)向輥10水平地級進(jìn)到芯層上加熱板4和芯層下加熱板6上加熱。[0038]在第一、二工位之間設(shè)有第三導(dǎo)向輥12，該第三導(dǎo)向輥12固定于上模座2上，防止加熱后的芯層纖維氈5在重力作用下下垂變形。
[0039]所述第二工位上設(shè)置有芯層熱壓凹模11和芯層熱壓凸模13，用于將芯層纖維氈5被壓制成芯層板，所述芯層熱壓凹模11和芯層熱壓凸模13分別固定在下模座8和上模座2上；
[0040]所述第二工位上，上模座2的上表面上設(shè)有面層上墊板14和面層下墊板17，面層上墊板14和面層下墊板17之間設(shè)有面層上加熱板15和面層下加熱板16,用于對面層纖維氈I加熱。卷繞的面層纖維氈I通過第一導(dǎo)向輥9水平地級進(jìn)到面層上加熱板15和面層下加熱板16中加熱。在面層上墊板14和面層下墊板17之間預(yù)留適當(dāng)?shù)目臻g，便于面層纖維氈I的水平輸運以及用面層上加熱板15和面層下加熱板16來加熱。
[0041]在第二、三工位之間設(shè)有第四導(dǎo)向輥18和第五導(dǎo)向輥19。第四導(dǎo)向輥18用以將面層纖維氈I的水平進(jìn)給轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪边M(jìn)給，所述第二和第三工位之間設(shè)有一個狹長的通孔，便于面層纖維氈I的垂直輸運。
[0042]在合模過程中，當(dāng)下模座8推動芯層板向上運動時，第五導(dǎo)向輥19隨之一起向上運動；與此同時，垂直方向、水平方向的面層纖維氈I協(xié)同后退，以避免垂直方向的面層纖維氈I在模具內(nèi)彎曲、折疊。在開模過程中，第五導(dǎo)向輥19隨著已成型的芯層板一起下移，當(dāng)芯層板下降到特定高度的位置而停止運動時，第五導(dǎo)向輥19隨之停止運動。當(dāng)芯層纖維氈5水平輸運時，第五導(dǎo)向輥19把面層纖維氈I的垂直運動轉(zhuǎn)變?yōu)樗竭\動，利于芯層板和面層纖維氈I在第三工位的復(fù)合。
[0043]所述第三工位上設(shè)置有面層熱壓凸模22和面層熱壓凹模20，用于將加熱后的面層纖維氈I和已經(jīng)成型的芯層板壓制成型，并實現(xiàn)與芯層板的熱壓粘合，面層熱壓凹模20上設(shè)有芯層表面嵌件加工裝置21，用于加工芯層表面塑料嵌件26。
[0044]所述第四工位上設(shè)有內(nèi)飾板凸模24和內(nèi)飾板凹模27，分別固定于上模座2和下模座8上，所述內(nèi)飾板凸模24和內(nèi)飾板凹模27上分別設(shè)有壓邊/卸料板23和落料凸模28，起到卸料作用，把工藝廢料從落料凸模28上卸下來，所述內(nèi)飾板凸模24和內(nèi)飾板凹模27上分別設(shè)有沖孔凸模25和廢料孔29，沖孔廢料則從廢料孔29中排出。所述內(nèi)飾板凹模27上還設(shè)有芯層表面塑料嵌件容納孔31，用以防止芯層表面塑料嵌件26被壓壞。
[0045]所述第四工位后設(shè)有第六導(dǎo)向輥30，在取出車門內(nèi)飾板，然后帶狀的工藝廢料右移通過第六導(dǎo)向輥30而被卷繞回收。
[0046]實施例2:
[0047]如圖5所示，與實施例1不同的是，B類汽車頂棚內(nèi)飾板的級進(jìn)模具在第四工位沒有沖大孔的中心凸模，但是一般有沖小孔的偏置凸模。
[0048]上述實施例的工作過程為:在一個開模和合模過程中，
[0049]在第一工位，當(dāng)模具閉合時，芯層上加熱板4和芯層下加熱板6對芯層纖維租5加熱，熱處理的溫度為175°C _250°C。
[0050]在第二工位，在合模過程中，下模座8向上運動，當(dāng)芯層熱壓凹模11接觸平直的芯層纖維租5時,芯層熱壓凹模11推動芯層纖維租5 一起向上運動,最終芯層熱壓凹模11和芯層熱壓凸模13閉合，芯層纖維氈5在閉合模腔內(nèi)被壓制成型。在開模過程中，已成型的芯層板與芯層熱壓凹模11 一起向下運動，當(dāng)芯層板到達(dá)在第一、二工位之間的第三導(dǎo)向輥12高度位置時停止下移，芯層熱壓凹模11繼續(xù)向下運動回到下死點，從而實現(xiàn)已成型的芯層板與芯層熱壓凹模11的分離。同時，對面層纖維氈I加熱，熱處理溫度為175°C _250°C。
[0051]在第三工位，當(dāng)模具閉合時，面層纖維氈I和已經(jīng)成型的芯層板之間被壓制成型，并實現(xiàn)與芯層板的熱壓粘合。在模具開始閉合之前，將芯層表面塑料嵌件26的粘接面加熱至熔融狀態(tài)，并且安放在指定的下模位置處，在合模時完成芯層表面塑料嵌件26和芯層板的熱壓粘接。
[0052]在第四工位，在合模過程中完成沖孔和落料，在之后的開模過程中，安裝于落料凸模28周邊的壓邊/卸料板23起到卸料作用，把工藝廢料從落料凸模28上卸下來。沖孔廢料則從下模座8的廢料孔29中排出。在開模完成之后，取出頂棚內(nèi)飾板，然后帶狀的工藝廢料右移通過第六導(dǎo)向輥30而被卷繞回收，與此相應(yīng)的是，芯層纖維氈5和面層纖維氈I也向右水平輸運，從而進(jìn)入下一個合模/開模的工作循環(huán)。
[0053]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，包括依次設(shè)置的四個工位和工藝廢料回收裝置，所述四個工位上均設(shè)置有能夠開模和合模的上模座和下模座；所述第一工位的上模座和下模座上設(shè)有芯層加熱板；所述第二工位的上模座和下模座上設(shè)置有芯層熱壓模具；所述第三工位上的上模座和下模座上設(shè)置有面層熱壓模具，面層熱壓模具上設(shè)有芯層表面嵌件加工裝置；所述第四工位的上模座和下模座上設(shè)有內(nèi)飾板模具，所述內(nèi)飾板模具上還設(shè)有壓邊/卸料板和沖孔模具。
2.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，所述第一工位或第二工位的上方或下方設(shè)有面層加熱板。
3.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，在第一、二工位之間設(shè)有導(dǎo)向棍。
4.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，在第二、三工位之間設(shè)有導(dǎo)向輥。
5.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，所述面層加熱板分為上加熱板和下加熱板，所述上加熱板和下加熱板分別固定于上墊板和下墊板上。
6.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，所述車門用天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置還設(shè)有頂料桿。
7.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，所述第二和第三工位之間設(shè)有通孔。
8.如權(quán)利要求1所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓裝置，其特征是，所述芯層纖維氈和面層纖維氈兩側(cè)由夾具夾持。
9.車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝，其特征是，包括依次設(shè)置的四個工位和連續(xù)級進(jìn)的面層纖維氈和芯層纖維氈，包括如下步驟: O在第一工位，加熱板對芯層纖維租加熱； 2)在第二工位，芯層纖維氈在閉合模腔內(nèi)被壓制成型；并實現(xiàn)已成型的芯層板與芯層熱壓模具的分離； 3)在第三工位，面層纖維氈和已經(jīng)成型的芯層板之間被壓制成型，實現(xiàn)與芯層板的熱壓粘合，并完成塑料嵌件和芯層板的熱壓粘接； 4)在第四工位，完成沖孔和落料； 取出車門內(nèi)飾板后，回收工藝廢料。
10.如權(quán)利要求9所述的車頂棚天然纖維復(fù)合材料內(nèi)飾板的級進(jìn)模壓工藝，其特征是，所述第一工位和第二工位的熱處理的溫度為175°C _250°C，第三工位中所述的預(yù)熱處理的溫度為175°C _250°C，預(yù)熱處理的時間為60-100秒；熱模壓溫度為175°C -300°C;汽車內(nèi)飾板模具上液壓成型的模壓壓力是15-20MPa，液壓成型時間為60-100秒。
【文檔編號】B32B38/04GK103465593SQ201310459393
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】安立佳, 賈玉璽, 王照靜, 姚衛(wèi)國 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所, 山東大學(xué), 吉林省魯爾科技有限公司