本實(shí)用新型屬于高新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的裝置。
背景技術(shù)：
碳纖維材料作為一種高新材料，因其本身優(yōu)良的特性，在汽車行業(yè)獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。碳纖維材料的強(qiáng)度是為鋼的4-5倍，彈性回復(fù)為100％，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，碳纖維材料車身可以達(dá)到甚至超過(guò)鋼材料的力學(xué)性能。
隨著電動(dòng)汽車的大力發(fā)展，續(xù)航能力成為考量新能源汽車的一個(gè)重要指標(biāo)。輕量化是提高電動(dòng)汽車行程的重要手段。目前，市場(chǎng)上多采用較為輕質(zhì)的鋁合金材料來(lái)減輕車身重量，而碳纖維材料在具備良好力學(xué)性能的同時(shí)，其密度僅有1.5～2g/cm3，重量是鋼材料的1/4，是鋁材料的1/2。
目前，有些汽車廠商已經(jīng)開始用碳纖維材料代替金屬結(jié)構(gòu)件，替代的范圍僅限于部分裝飾件和覆蓋件。輕量化的發(fā)展，要求替代的部分不能僅限于裝飾件，汽車結(jié)構(gòu)件乃至全車身均需使用碳纖維材料。
鑒于整車身結(jié)構(gòu)件的尺寸要求和復(fù)雜性，對(duì)于壓機(jī)來(lái)講，不可能實(shí)現(xiàn)一次成型。需將車身合理分解為多個(gè)結(jié)構(gòu)件，然后進(jìn)行膠接組合。目前，尚沒(méi)有一種可靠的碳纖維膠接的方法，能夠滿足整車身結(jié)構(gòu)件的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。
專利CN201510395118.3公開了一種汽車碳纖維部件裝配結(jié)構(gòu)和方式，部件與部件之間采用鉚接和普通膠粘接的方式，這種方式雖然部件之間連接可靠，但是，有鉚接就會(huì)留下較多的鉚接凸起，影響美觀，增加重量，且部件之間松 動(dòng)以后產(chǎn)生有害摩擦，損害部件，如果去掉鉚接結(jié)構(gòu)，則連接非長(zhǎng)不可靠，抗拉強(qiáng)度低，使用壽命短。專利201510469393.5公開了一種操控臺(tái)顯示骨架的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；專利201320073525.9公開了一種汽車碳纖維橫臂；上述專利都涉及膠接和鉚接的組合結(jié)構(gòu)，都存在上述問(wèn)題，且生產(chǎn)速度很慢，復(fù)雜部件的生產(chǎn)還需要人工參與。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的裝置。解決現(xiàn)有的粘接方法抗拉強(qiáng)度低，生產(chǎn)速率慢的問(wèn)題。
一種碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的裝置，包括混膠機(jī)1設(shè)置于操作平臺(tái)2的一側(cè)，所述操作平臺(tái)2上設(shè)有上料區(qū)3和膠結(jié)區(qū)4，所述上料區(qū)3和膠結(jié)區(qū)4間設(shè)有機(jī)械手5，所述膠結(jié)區(qū)4設(shè)有紅外加熱器8，所述操作平臺(tái)2的另一側(cè)外設(shè)有下料平臺(tái)6，所述操作平臺(tái)2上還設(shè)有等離子噴射器7。
所述混膠機(jī)1，機(jī)械手5，紅外加熱器8和等離子噴射器7采用PLC控制。
所述上料區(qū)3位于機(jī)械手5的手臂活動(dòng)范圍之內(nèi)。
所述混膠機(jī)1的出膠口延伸至機(jī)械手5的手臂活動(dòng)范圍之內(nèi)。
所述等離子噴射器7的噴頭延伸至機(jī)械手5的手臂活動(dòng)范圍之內(nèi)。
所述混膠機(jī)1上配備檢測(cè)裝置和報(bào)警系統(tǒng)。
所述機(jī)械手5設(shè)置為3個(gè)，兩個(gè)抓取待膠結(jié)碳纖維制件進(jìn)行膠結(jié)，一個(gè)抓取膠結(jié)成品送入下料平臺(tái)6。
本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型打破傳統(tǒng)汽車零部件結(jié)合方式在碳纖 維制件上無(wú)法使用的瓶頸，且膠接強(qiáng)度很高，滿足汽車工藝要求。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，可以滿足碳纖維制件在汽車行業(yè)中的自動(dòng)化生產(chǎn)需求。本實(shí)用新型滿足碳纖維結(jié)構(gòu)件膠接時(shí)對(duì)精度的要求，同時(shí)保證了碳纖維結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能。本實(shí)用新型也開創(chuàng)了碳纖維結(jié)構(gòu)件自動(dòng)化膠接的先例，促進(jìn)了碳纖維汽車批量化生產(chǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的膠結(jié)線布局圖；
圖中，1-混膠機(jī)，2-操作平臺(tái)，3-上料區(qū)，4-膠結(jié)區(qū)，5-紅外加熱器，6-下料平臺(tái)，7-等離子噴射器，8-紅外加熱器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1
如圖1所示，碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的裝置，包括混膠機(jī)1設(shè)置于操作平臺(tái)2的一側(cè)，所述操作平臺(tái)2上設(shè)有上料區(qū)3和膠結(jié)區(qū)4，所述上料區(qū)3和膠結(jié)區(qū)4間設(shè)有機(jī)械手5，所述膠結(jié)區(qū)4設(shè)有紅外加熱器8，所述操作平臺(tái)2的另一側(cè)外設(shè)有下料平臺(tái)6，所述操作平臺(tái)2上還設(shè)有等離子噴射器7。
所述混膠機(jī)1，機(jī)械手5，紅外加熱器8和等離子噴射器7采用PLC控制，同時(shí)配備多個(gè)精度檢測(cè)裝置，對(duì)膠接精度實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，提高碳纖維制件膠接質(zhì)量的可靠性，降低膠接件的報(bào)廢率。
所述上料區(qū)3位于機(jī)械手5的手臂活動(dòng)范圍之內(nèi)。所述混膠機(jī)1的出膠口 延伸至機(jī)械手5的手臂活動(dòng)范圍之內(nèi)。所述等離子噴射器7的噴頭延伸至機(jī)械手5的手臂活動(dòng)范圍之內(nèi)。所述混膠機(jī)1上配備檢測(cè)裝置和報(bào)警系統(tǒng)。
所述機(jī)械手5設(shè)置為3個(gè)，兩個(gè)抓取待膠結(jié)碳纖維制件進(jìn)行膠結(jié)，一個(gè)抓取膠結(jié)成品送入下料平臺(tái)6。
本實(shí)用新型中機(jī)械手5、等離子噴射器7、混膠機(jī)1實(shí)現(xiàn)集成控制，正常生產(chǎn)情況下可在5min內(nèi)完成一組膠接件，保障了全車身的生產(chǎn)效率。抓取、活化、涂膠、膠接、加熱固化、下料等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，符合汽車車身制造行業(yè)自動(dòng)化流水線生產(chǎn)的需求。
實(shí)施例2
一種碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的方法，按照如下步驟進(jìn)行：
1)上料：碳纖維制件經(jīng)過(guò)水洗、干燥以后，由運(yùn)料小車將待粘接碳纖維制件運(yùn)送至膠接線上料口；
2)活化：機(jī)械手抓取碳纖維制件分別對(duì)要涂膠區(qū)域進(jìn)行活化處理，活化時(shí)，采用旋噴式等離子噴射器，噴頭垂直待處理區(qū)域工作，通過(guò)控制單元開啟、關(guān)閉等離子噴射器，活化處理速度100mm/s，活化處理寬度30mm；活化時(shí)，等離子噴射器的噴嘴與碳纖維制件表面角度范圍為80°；
3)涂膠：活化后對(duì)碳纖維制件待膠接區(qū)域進(jìn)行涂膠，所用膠為陶氏2850雙組份結(jié)構(gòu)膠。涂膠時(shí)，使用SCA雙組份混膠機(jī)進(jìn)行涂膠。涂膠時(shí)，混合管(靜態(tài)混合器)采用混膠機(jī)涂膠，混膠機(jī)的混合管與碳纖維制件表面角度范圍為80°，涂膠處距離邊緣10mm，涂膠速度100mm/s，涂膠量10ccm/s，膠條直徑10mm；
4)膠結(jié)：采用機(jī)械手將待膠結(jié)的碳纖維制件對(duì)接到位，碳纖維制件之間的間隙控制在2.0mm，位置精度≤0.2mm，碳纖維制件對(duì)接到位后，通過(guò)紅外加熱設(shè)備對(duì)膠接區(qū)域?qū)嵤┓墙佑|式加熱，加熱設(shè)備與碳纖維制件距離為45mm，加熱溫度控制在85℃，加熱時(shí)間160s，加熱時(shí)碳纖維制件表面溫度偏差控制在±5℃范圍內(nèi)；
5)膠結(jié)完畢后，由機(jī)械手將碳纖維膠接件取走，打碼機(jī)打碼，入庫(kù)。
實(shí)施例3
一種碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的方法，按照如下步驟進(jìn)行：
1)上料：碳纖維制件經(jīng)過(guò)水洗、干燥以后，由運(yùn)料小車將待粘接碳纖維制件運(yùn)送至膠接線上料口；
2)活化：機(jī)械手抓取碳纖維制件分別對(duì)要涂膠區(qū)域進(jìn)行活化處理，活化時(shí)，采用旋噴式等離子噴射器，噴頭垂直待處理區(qū)域工作，通過(guò)控制單元開啟、關(guān)閉等離子噴射器?；罨幚硭俣?0mm/s，活化處理寬度10mm；活化時(shí)，等離子噴射器的噴嘴與碳纖維制件表面角度范圍為75°；
3)涂膠：活化后對(duì)碳纖維制件待膠接區(qū)域進(jìn)行涂膠，所用膠為陶氏2850雙組份結(jié)構(gòu)膠。涂膠時(shí)，使用SCA雙組份混膠機(jī)進(jìn)行涂膠。涂膠時(shí)，混合管(靜態(tài)混合器)采用混膠機(jī)涂膠，混膠機(jī)的混合管與碳纖維制件表面角度范圍為75°，涂膠處距離邊緣5mm，涂膠速度45mm/s，涂膠量6ccm/s，膠條直徑8mm；
4)膠結(jié)：采用機(jī)械手將待膠結(jié)的碳纖維制件對(duì)接到位，碳纖維制件之間的間隙控制在1.5mm，位置精度≤0.2mm，碳纖維制件對(duì)接到位后，通過(guò)紅外加 熱設(shè)備對(duì)膠接區(qū)域?qū)嵤┓墙佑|式加熱，加熱設(shè)備與碳纖維制件距離為40mm，加熱溫度控制在80℃之間，加熱時(shí)間150s，加熱時(shí)碳纖維制件表面溫度偏差控制在±5℃范圍內(nèi)；
5)膠結(jié)完畢后，由機(jī)械手將碳纖維膠接件取走，打碼機(jī)打碼，入庫(kù)。
實(shí)施例4
一種碳纖維制件自動(dòng)化膠接生產(chǎn)的方法，按照如下步驟進(jìn)行：
1)上料：碳纖維制件經(jīng)過(guò)水洗、干燥以后，由運(yùn)料小車將待粘接碳纖維制件運(yùn)送至膠接線上料口；
2)活化：機(jī)械手抓取碳纖維制件分別對(duì)要涂膠區(qū)域進(jìn)行活化處理，活化時(shí)，采用旋噴式等離子噴射器，噴頭垂直待處理區(qū)域工作，通過(guò)控制單元開啟、關(guān)閉等離子噴射器?；罨幚硭俣?00mm/s，活化處理寬度50mm；活化時(shí)，等離子噴射器的噴嘴與碳纖維制件表面角度范圍為90°；
3)涂膠：活化后對(duì)碳纖維制件待膠接區(qū)域進(jìn)行涂膠，所用膠為陶氏2850雙組份結(jié)構(gòu)膠。涂膠時(shí)，使用SCA雙組份混膠機(jī)進(jìn)行涂膠。涂膠時(shí)，混合管(靜態(tài)混合器)采用混膠機(jī)涂膠，混膠機(jī)的混合管與碳纖維制件表面角度范圍為90°，涂膠處距離邊緣15mm，涂膠速度140mm/s，涂膠量14ccm/s，膠條直徑12mm；
4)膠結(jié)：采用機(jī)械手將待膠結(jié)的碳纖維制件對(duì)接到位，碳纖維制件之間的間隙控制在2.5mm，位置精度≤0.2mm，碳纖維制件對(duì)接到位后，通過(guò)紅外加熱設(shè)備對(duì)膠接區(qū)域?qū)嵤┓墙佑|式加熱，加熱設(shè)備與碳纖維制件距離為50mm， 加熱溫度控制在90℃之間，加熱時(shí)間180s，加熱時(shí)碳纖維制件表面溫度偏差控制在±5℃范圍內(nèi)；
5)膠結(jié)完畢后，由機(jī)械手將碳纖維膠接件取走，打碼機(jī)打碼，入庫(kù)。