IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法技术

本发明专利技术涉及一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，所述方法包括以下步骤：1）机械手夹持上下两块金属嵌件，置于模具中相应的位置，坯料挤出，坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔；2）模具闭合，3）型坯吹塑成型结束，进行模具内部对流换热冷却，冷却到适当温度，开模，去除带有嵌件的型坯，切除吹塑飞边，随后冷却定型4）将冷却定型后的型坯置于台架上固定，用刀片切除吹塑假头；5）装配金属端盖，金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接，金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力，6）纤维缠绕。该技术方案解决了挤出吹塑型坯不能穿过金属嵌件极孔的问题，同时针对该结构提出了工程实现的工艺方法，从而有效发挥出挤出吹塑工艺的优势。

Head structure and lining forming method of IV gas cylinder

The invention relates to a head structure and a liner forming method of a type IV gas cylinder. The method comprises the following steps: 1) a manipulator holds two metal inserts at the corresponding position in the mold, the blank is extruded, and the lower end of the blank passes through the pole holes of the upper and lower metal inserts; 2) the mold closes; 3) the blank is blown to the end of the mold. (5) Assemble the metal end cap, and the metal end cap is connected with the metal insert by thread. The metal end neck groove is used for torque wrench, 6) filament winding. The technical scheme solves the problem that the extrusion blow moulding blank can not pass through the metal insert pole hole. At the same time, the engineering process method is put forward for the structure, so as to effectively play the advantages of extrusion blow moulding process.

【技术实现步骤摘要】
IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法
本专利技术涉及一种成型方法，具体来说涉及一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，属于油箱成型结构部件

技术介绍
III型气瓶的内衬是由铝合金旋压成型，特点是无缝，但是重量大。燃料电池汽车对于重量的要求很高，希望能够减轻气瓶的重量，那么IV型气瓶就具有突出的优势，因为的它的内衬是由塑料制成的，重量较轻。但是塑料内衬也有两个重要的难点，第一成型方法，第二密封性能。关于塑料内衬的成型方法主要有两种：滚塑与吹塑。滚塑工艺简单，但是效率非常低，很难满足汽车工业化生产的节拍，一次吹塑成型内衬工艺较为复杂，结构密封较难考虑，但是生产效率非常高。这两种工艺均有各自的优点和缺点，本领域的技术人员一直尝试即满足密封性能，并且生产效率高的工艺，但是该方案一直没有实现。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，该技术方案主要解决了挤出吹塑型坯不能穿过金属嵌件极孔的问题，同时针对该结构提出了工程实现的工艺方法，从而有效发挥出挤出吹塑工艺的优势。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）机械手夹持上下两块金属嵌件，置于模具中相应的位置，坯料挤出，坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔；2）模具闭合；3）底部吹针座供气，吹张型坯，型坯吹塑贴模结束，上端吹针孔内的吹针刺破吹塑假头，在型坯内部形成了一个气流通道，吹针座和上端吹针孔进行模具内部对流换热冷却，冷却到适当温度，开模，去除带有嵌件的型坯，切除吹塑飞边，随后冷却定型；4）将冷却定型后的型坯置于台架上固定，用刀片切除吹塑假头；5）装配金属端盖，金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接，金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力，端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力，保证了良好的密封性；6）纤维缠绕。待金属部件装配结束，在内衬总成表面涂覆一层树脂，用于改善表面质量和与纤维结合强度。将内衬总成固定在缠绕机上，缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带，缠绕后的强度满足气瓶的工作压力，碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维，用于保护内层碳纤维层。本专利技术描述了一次吹塑成型内衬的工艺实现方法，可实现内衬壁面没有哈夫线，结构完整，高低压交变疲劳失效风险小，气瓶的密封结构采用锥面密封结构，简单有效。金属与塑料内衬的结合方式为半嵌入式，结构简单，保证了金属与塑料之间不发生相对移动，易于吹塑成型。作为本专利技术的一种改进，所述步骤2）中模具闭合，具体如下，型坯形成密闭型腔，上下吹针刺入型坯，向型坯内吹入高压气体，使型坯贴模，将塑料挤入嵌件的凹槽内，此为塑料包裹金属增强连接的方法。金属嵌件在与塑料接触的一面上开设有辐射状沟槽，为后期螺纹装配提供力矩，上端嵌件在气压的作用下，不会下落，从而机械手退出，等待下一步指令。作为本专利技术的一种改进，所述步骤5）中装配金属端盖中设置了三道密封结构，包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈，所述第一密封圈和第二密封圈设置在金属嵌件的侧面，双层保护气体不泄漏，所述第三密封圈设置在在金属嵌件上方与金属端盖的连接处，防止外部树脂等流入螺纹间隙。当端盖装配完成后，气瓶的内衬总成就具备了完整的外形。采用上述方法成型的内衬结构，包括金属端盖、金属嵌件、塑料内衬以及密封组件，所述金属嵌件与金属端盖之间设置有密封组件，所述金属嵌件的下方设置有塑料内衬，所述金属端盖的周围缠绕有碳纤维增强层。金属嵌件与金属端盖组成了整体的封头，封头的刚度好，有利于减少封头段的碳纤维用量，塑料内衬采用吹塑工艺将金属嵌件半包裹其中，增加了内衬与金属件的结合力，采用吹塑工艺可以将内衬做成多层结构，用于阻隔小分子气体。作为本专利技术的一种改进，所述密封组件包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈，第一和第二密封圈截面形状设置为圆形，材料采用橡胶，所述第三密封圈的截面形状设置为矩形，材料是橡胶或是硅树脂。相对于现有技术，本专利技术的优点如下：本专利技术整体结构设计巧妙，该结构密封采用锥面密封，简单、可靠，且闭合模具时候形成的哈夫线不在产品之中，降低了失效的风险，制造工艺易于实现。金属嵌件处于塑料内衬与碳纤维复合层中间，降低了交变压力下塑料内衬与金属嵌件脱落的风险。金属嵌件厚重，法兰幅面较大，刚度较强，让碳纤维复合层封头部位变形较小，有效保护端头部位不受气压膨胀影响。附图说明图1为步骤1状态示意图；图2为步骤2状态示意图；图3为步骤3状态示意图；图4为步骤4状态示意图；图5为步骤5状态示意图；图6为本专利技术整体结构示意图。图中：1、金属端盖，2、金属嵌件，3、碳纤维复合层，4、塑料内衬，5、第一密封圈，6、第二密封圈，7、第三密封圈，8、模具，9、吹针孔，10、机械手，11、挤出塑料型坯，12、吹针座，13、吹塑飞边，14、吹塑假头，15、极孔。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述和介绍。实施例1：参见图6，一种气瓶封头内衬结构，包括金属端盖1、金属嵌件2、塑料内衬4以及密封组件，所述金属嵌件2与金属端盖1之间设置有密封组件，所述金属嵌件2的下方设置有塑料内衬4，所述金属端盖的周围缠绕有碳纤维复合层3。金属嵌件2与金属端盖1组成了整体的封头，封头的刚度好，有利于减少封头段的碳纤维用量，塑料内衬采用吹塑工艺将金属嵌件半包裹其中，增加了内衬与金属件的结合力，采用吹塑工艺可以将内衬做成多层结构，用于阻隔小分子气体。实施例2：参见图6，作为本专利技术的一种改进，所述密封组件包括第一密封圈5、第二密封圈6以及第三密封圈7，第一和第二密封圈截面形状设置为圆形，材料采用橡胶，所述第三密封圈的截面形状设置为矩形，材料是橡胶或是硅树脂。所述第一密封圈和第二密封圈设置在金属端盖的侧面，随着金属端盖的旋紧，密封圈被压缩；双层保护气体不泄漏，所述第三密封圈设置在金属嵌件上方与金属端盖的连接处，防止第一密封圈和第二密封圈失效，同时防止外部树脂等流入螺纹间隙。当端盖装配完成后，气瓶的内衬总成就具备了完整的外形。金属件可以是钢材或是铝合金，密封圈材料可以是橡胶、硅树脂等。实施例3：参见图1-图5，一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，所述方法包括以下步骤：1）机械手夹持上下两块金属嵌件，置于模具中相应的位置，坯料挤出，坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔；2）模具闭合。3）底部吹针座供气，吹张型坯，型坯吹塑贴模结束，上端吹针孔内的吹针刺破吹塑假头，在型坯内部形成了一个气流通道，吹针座和上端吹针孔进行模具内部对流换热冷却，冷却到适当温度，开模，去除带有嵌件的型坯，切除吹塑飞边，随后冷却定型；4）将冷却定型后的型坯置于台架上固定，用刀片切除吹塑假头；5）装配金属端盖，金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接，金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力，端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力，保证了良好的密封性。6）纤维缠绕。待金属部件装配结束，在内衬总成表面涂覆一层树脂，用于改善表面质量和与纤维结合强度。将内衬总成固定在缠绕机上，缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带，缠绕后的强度满足气瓶的工作压力，碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维，用于保护内层碳纤维层。本专利技术描述了一次吹塑成型内衬的工艺实现方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）机械手夹持上下两块金属嵌件，置于模具中相应的位置，坯料挤出，坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔；2）模具闭合，3）型坯吹塑成型结束，进行模具内部对流换热冷却，冷却到适当温度，开模，去除带有嵌件的型坯，切除吹塑飞边，随后冷却定型4）将冷却定型后的型坯置于台架上固定，用刀片切除吹塑假头；5）装配金属端盖，金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接，金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力，端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力，保证了良好的密封性；6）纤维缠绕，待金属部件装配结束，在内衬总成表面涂覆一层树脂，用于改善表面质量和与纤维结合强度,将内衬总成固定在缠绕机上，缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带，缠绕后的强度满足气瓶的工作压力，碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维，用于保护内层碳纤维层。

【技术特征摘要】
1.一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）机械手夹持上下两块金属嵌件，置于模具中相应的位置，坯料挤出，坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔；2）模具闭合，3）型坯吹塑成型结束，进行模具内部对流换热冷却，冷却到适当温度，开模，去除带有嵌件的型坯，切除吹塑飞边，随后冷却定型4）将冷却定型后的型坯置于台架上固定，用刀片切除吹塑假头；5）装配金属端盖，金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接，金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力，端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力，保证了良好的密封性；6）纤维缠绕，待金属部件装配结束，在内衬总成表面涂覆一层树脂，用于改善表面质量和与纤维结合强度,将内衬总成固定在缠绕机上，缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带，缠绕后的强度满足气瓶的工作压力，碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维，用于保护内层碳纤维层。2.根据权利要求1所述的IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法，其特征在于，所述步骤2）中模具闭合，具体如下，型坯形成密闭型腔，上下吹针刺入型坯，向型坯内吹入高压气体，使型坯贴模，将塑料挤入嵌件的凹槽内，此为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜林，刘亮，胡正云，
申请(专利权)人：亚普汽车部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32