纤维增强结构件自动化成型制造设备制造技术

本发明专利技术提供一种纤维增强结构件自动化成型制造设备，包括架体、驱动组件、打印组件、输送组件、夹取组件和注塑组件；驱动组件设置在架体上，打印组件、输送组件连接在驱动组件两个动力输出端，驱动组件能够驱动打印组件沿X轴方向和Y轴方向运动、输送组件沿着Z轴方向运动；夹取组件、注塑组件连接架体上；注塑组件是热塑性材料实时挤出注塑机构、液态树脂挤出机构、多组份液态树脂混合注射机构中的任意一种。本发明专利技术解决了纤维增强结构件因成型过程需要模具而导致成型工艺复杂、制造周期较长的问题。本发明专利技术设备综合了3D打印工艺构建复杂结构的能力以及注塑工艺成型效率高的技术优势，为纤维增强结构件的快速成型提供了一种新工艺与新设备。

Automatic forming and manufacturing equipment for fiber reinforced structural parts

【技术实现步骤摘要】
纤维增强结构件自动化成型制造设备
本专利技术涉及纤维增强结构件制造设备
，尤其是涉及一种纤维增强结构件自动化成型制造设备。
技术介绍
纤维复合材料作为一种备受关注的高性能复合材料具有广泛的应用前景，特别是以碳纤维和玻璃纤维为代表的纤维增强复合材料在航空航天、轨道交通、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。但传统纤维复合材料成型工艺复杂、往往需要模具、制造周期较长，极大限制了该类复合材料的进一步发展与应用。近年来新兴的三维打印(3D打印)技术为复杂结构的一体化快速成型提供了一种新的方法。但现有3D打印成型工艺尚存在层间粘结强度不足，进而影响结构的整体力学性能的问题。采用3D打印技术构建复杂零件几何轮廓，可避免传统制造工艺需要事先准备复杂模具的缺陷。考虑现有3D打印技术直接制造结构件力学性能较低的缺陷，辅以注塑成型工艺填充复杂几何轮廓内部空间，是提高3D打印结构件力学性能的一种有效方法。鉴于此，本专利技术综合3D打印技术构建复杂结构的能力以及注塑工艺成型速度快、效率高的特点，提出一种纤维增强结构件自动化成型制造设备，为纤维增强结构件快速制造提供了一种新工艺与新装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纤维增强结构件自动化成型制造设备，以解决现有技术中存在的，纤维增强结构件因传统成型过程需要模具而导致成型工艺复杂、制造周期较长的技术问题，以及当前3D打印纤维增强结构件力学性能较低的问题。本专利技术提供的一种纤维增强结构件自动化成型制造设备，包括架体、驱动组件、打印组件、输送组件、夹取组件和注塑组件；驱动组件设置在架体上，打印组件连接在驱动组件的一动力输出端，驱动组件能够驱动打印组件沿着X轴方向运动和沿着Y轴方向运动；打印组件能够打印热塑性材料和连续纤维材料；输送组件连接在驱动组件的另一动力输出端，并设置在打印组件的下方，驱动组件能够驱动输送组件沿着Z轴方向运动；夹取组件连接在架体上；注塑组件设置在架体的侧面；注塑组件是热塑性材料实时挤出注塑机构、液态树脂挤出机构、多组份液态树脂混合注射机构中的任意一种。进一步的，驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；第一驱动件设置在架体上，第一驱动件的输出端连接第二驱动件，第二驱动件的输出端连接打印组件，第三驱动件的输出端连接输送组件；第一驱动件能够通过第二驱动件带动打印组件沿着X轴方向运动，第二驱动件能够带动打印组件沿着Y轴方向运动，第三驱动件能够带动输送组件沿着Z轴方向运动。进一步的，打印组件包括驱动机构、热塑性材料挤出机构和连续纤维增强材料挤出机构；驱动机构连接第二驱动件的输出端，热塑性材料挤出机构连接驱动机构的第一输出端，连续纤维增强材料挤出机构连接驱动机构的第二输出端；驱动机构能够带动热塑性材料挤出机构、连续纤维增强材料挤出机构沿着Z轴方向运动。进一步的，热塑性材料挤出机构包括第一热塑性材料挤出机、第一输送管、第一加热器、第一散热器和第一喷头；第一热塑性材料挤出机连接驱动机构的第一输出端，第一输送管的输入端连接第一热塑性材料挤出机的输出端，第一输送管的输出端连接第一加热器，第一散热器套接在第一输送管的外部，第一喷头连接第一加热器的输出端。进一步的，连续纤维增强材料挤出机构包括第二热塑性材料挤出机、第二输送管、第二散热器、张紧器、第三输送管、第三散热器、第二加热器和第二喷头；第二热塑性材料挤出机连接驱动机构的第二输出端，第二输送管的输入端连接第二热塑性材料挤出机的输出端，第二散热器套接在第二输送管的外部；张紧器能够调节进入第三输送管的连续纤维材料的张紧度，张紧器设置在第三输送管的输入端，第三散热器套接在第三输送管的外部；第二输送管的输出端与第三输送管的输出端均与第二加热器的输入端连接，第二加热器的输出端连接第二喷头。进一步的，输送组件包括成型平台和加热模块；成型平台连接在第三驱动件的输出端，第三驱动件能够带动成型平台沿着Z轴方向运动；加热模块设置在成型平台的下方，实现成型平台的加热。进一步的，注塑组件包括固定架、混合料筒和第五驱动件；固定架连接在架体的侧面，混合料筒连接在固定架上；第五驱动件的输出端连接混合料筒，混合料筒的柔性注射头设置在成型平台的侧面。进一步的，夹取组件包括第四驱动件、机械爪和识别模块；第四驱动件连接在架体的侧壁，机械爪连接第四驱动件的输出端；识别模块连接在第四驱动件上，且设置在机械爪侧面；识别模块能够识别注塑组件的柔性注射头的位置。进一步的，第二输送管为竖直设置，第三输送管为倾斜设置，第二输送管与第三输送管之间形成夹角的结构，夹角范围为45°-60°。本专利技术提供的纤维增强结构件自动化成型制造设备，驱动组件连接在架体上固定，打印组件连接在驱动组件的一动力输出端，驱动组件能够驱动打印组件沿着X轴方向运动和沿着Y轴方向运动，驱动组件还能够驱动输送组件沿着Z轴方向运动，实现纤维增强结构件的快速三维成型制造；打印组件能够打印热塑性材料和连续纤维材料，实现多材料三维打印；输送组件连接在驱动组件的输出端，以对打印组件所打印的产品进行输送；夹取组件连接在架体上实现自动夹取耐磨结构件，并将其嵌入已打印部分产品指定位置；夹取组件还负责夹取柔性注射头，将其牵引至打印结构件的注塑口处；注塑组件设置在架体侧面，实现向打印组件所打印的结构内部自动完成注塑；注塑组件是热塑性材料实时挤出注塑机构、液态树脂挤出机构、多组份液态树脂混合注射机构中的任意一种，以确保注塑组件所注塑材料的多样化；采用本专利技术设备所制造的纤维增强结构件制造速度快、综合力学性能高。使用本专利技术提供的设备可实现短切纤维增强结构件制造、连续纤维增强结构件以及短切纤维与连续纤维混合增强结构件的制造，同时还可实现热塑性材料及纤维增强材料的可回收制造。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的纤维增强结构件自动化成型制造设备一侧面的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的纤维增强结构件自动化成型制造设备另一侧面的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的打印组件一侧面的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的打印组件另一侧面的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的注塑组件一侧面的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的注塑组件另一侧面的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种嵌有耐磨结构件的纤维增强结构件沿水平面剖开的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种纤维增强结构件沿水平面剖开的结构示意图。图标：100-架体；200-驱动组件；300-打印组件；400-输送组件；500-夹取组件；60本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强结构件自动化成型制造设备，其特征在于，包括架体(100)、驱动组件(200)、打印组件(300)、输送组件(400)、夹取组件(500)和注塑组件(600)；/n所述驱动组件(200)设置在所述架体(100)上，所述打印组件(300)连接在所述驱动组件(200)的一动力输出端，所述驱动组件(200)能够驱动所述打印组件(300)沿着X轴方向运动和沿着Y轴方向运动；所述打印组件(300)能够打印热塑性材料(06)和连续纤维材料(07)；/n所述输送组件(400)连接在所述驱动组件(200)的另一动力输出端，并设置在所述打印组件(300)的下方，所述驱动组件(200)能够驱动所述输送组件(400)沿着Z轴方向运动；所述夹取组件(500)连接在所述架体(100)上；所述注塑组件(600)设置在所述架体(100)的侧面；/n所述注塑组件(600)是热塑性材料实时挤出注塑机构、液态树脂挤出机构、多组份液态树脂混合注射机构中的任意一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强结构件自动化成型制造设备，其特征在于，包括架体(100)、驱动组件(200)、打印组件(300)、输送组件(400)、夹取组件(500)和注塑组件(600)；
所述驱动组件(200)设置在所述架体(100)上，所述打印组件(300)连接在所述驱动组件(200)的一动力输出端，所述驱动组件(200)能够驱动所述打印组件(300)沿着X轴方向运动和沿着Y轴方向运动；所述打印组件(300)能够打印热塑性材料(06)和连续纤维材料(07)；
所述输送组件(400)连接在所述驱动组件(200)的另一动力输出端，并设置在所述打印组件(300)的下方，所述驱动组件(200)能够驱动所述输送组件(400)沿着Z轴方向运动；所述夹取组件(500)连接在所述架体(100)上；所述注塑组件(600)设置在所述架体(100)的侧面；
所述注塑组件(600)是热塑性材料实时挤出注塑机构、液态树脂挤出机构、多组份液态树脂混合注射机构中的任意一种。


2.根据权利要求1所述的纤维增强结构件自动化成型制造设备，其特征在于，所述驱动组件(200)包括第一驱动件(201)、第二驱动件(202)和第三驱动件(203)；
所述第一驱动件(201)设置在所述架体(100)上，所述第一驱动件(201)的输出端连接所述第二驱动件(202)，所述第二驱动件(202)的输出端连接所述打印组件(300)，所述第三驱动件(203)的输出端连接所述输送组件(400)；
所述第一驱动件(201)能够通过所述第二驱动件(202)带动所述打印组件(300)沿着X轴方向运动，所述第二驱动件(202)能够带动所述打印组件(300)沿着Y轴方向运动，所述第三驱动件(203)能够带动所述输送组件(400)沿着Z轴方向运动。


3.根据权利要求2所述的纤维增强结构件自动化成型制造设备，其特征在于，所述打印组件(300)包括驱动机构(301)、热塑性材料挤出机构(302)和连续纤维增强材料挤出机构(303)；
所述驱动机构(301)连接所述第二驱动件(202)的输出端，所述热塑性材料挤出机构(302)连接所述驱动机构(301)的第一输出端，所述连续纤维增强材料挤出机构(303)连接所述驱动机构(301)的第二输出端；
所述驱动机构(301)能够带动所述热塑性材料挤出机构(302)、所述连续纤维增强材料挤出机构(303)沿着Z轴方向运动。


4.根据权利要求3所述的纤维增强结构件自动化成型制造设备，其特征在于，所述热塑性材料挤出机构(302)包括第一热塑性材料挤出机(304)、第一输送管(305)、第一加热器(306)、第一散热器(307)和第一喷头(308)；
所述第一热塑性材料挤出机(304)连接所述驱动机构(301)的第一输出端，所述第一输送管(305)的输入端连接所述第一热塑性材料挤出机(304)的输出端，所述第一输送管(305)的输出端连接所述第一加热器(306)，所述第一散热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓虎，栾丛丛，潘宣尹，周冬冬，
申请(专利权)人：乐清市智能装备与制造研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33