车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺及装置，根据顶棚内饰板是否具有较大的中心孔，可分为具有较大中心孔的A类顶棚内饰板和不具有较大中心孔的B类顶棚内饰板。根据顶棚类天然纤维复合材料内饰板的成型特点，设计四工位级进模具。具体的操作为：在第一工位，加热芯层纤维毡；在第二工位，在加热面层纤维毡的同时对芯板模压成型；在第三工位，面板和芯板模压成型粘接在一起，同时将需要的塑料嵌件粘接在芯层表面；在第四工位，进行冲孔和落料操作得到顶棚内饰板。该生产工艺克服了顶棚类天然纤维复合材料内饰板的复合模具结构复杂、成本高、效率低的缺点，有利于自动化生产。
【专利说明】车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺及装置。采用连续带状、预定型的芯层纤维毡和面层纤维毡，在多工位级进模具上热压成型，在粘接塑料嵌件之后冲孔落料，得到复合材料内饰板。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展和人们环保意识的不断提高，原有的汽车内饰件通常含有较多增塑剂，且不利于回收利用。通常汽车内饰件多为塑料件，相应的成型方式为注塑成型；现有的纤维复合材料内饰板的生产方式是以片状的纤维毡为原材料，配合汽车内饰件生产的是复合模具，在生产过程中，形状稍复杂就会引起内饰板产品尺寸和形状的不精确。
【发明内容】
[0003]本发明应用由天然纤维和合成化学纤维制成的纤维毡卷料作为汽车内饰板生产的原材料，为了配合这一环保型材料的改变，本发明设计了生产汽车顶棚内饰板的成型工艺和级进模具。这类成型工艺和级进模具也可用于汽车行李箱饰板、左右围板内饰板的成型。该多工位级进模具先后完成芯层纤维毡的热压成型、面层纤维毡的热压成型及其与芯层板的复合、在内饰板的芯层表面粘接塑料嵌件、冲孔及落料，生产出顶棚内饰板。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0005]本发明利用天然纤维和对人体无害的合成纤维制成的内饰板面层纤维毡卷料和芯层纤维毡卷料，采用热压成型工艺制造汽车顶棚内饰板，环保性能好，便于回收利用，属于环境友好型材料和工艺技术。
[0006]本发明包含具有较大中央孔的A类顶棚内饰板和不具有较大中央孔的B类顶棚内饰板的成型过程。实现的技术路线为:热压成型过程分为四个工位，针对四个工位的工艺要求，设计对应的模具。
[0007]车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，包括依次设置的四个工位和连续级进的面层纤维毡和芯层纤维毡，所述四个工位上均设置有能够开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设有芯层加热板，用于对芯层纤维租加热；所述第二工位的上模座和下模座上设置有芯层热压模具，用于芯层纤维毡被压制成芯层板；所述第三工位上的上模座和下模座上设置有面层热压模具，用于将加热后的面层纤维毡和已经成型的芯层板压制成型，并实现与芯层板的热压粘合，面层热压模具上设有芯层表面嵌件加工装置；所述第四工位的上模座和下模座上设有内饰板模具，所述内饰板模具上还设有压边/卸料板和冲孔模具，起作用分别是把工艺废料卸下来以及完成冲孔、落料。取出车门内饰板，然后带状的工艺废料右移通过导向辊而被卷绕回收。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述第一工位或第二工位的上方或下方设有面层加热板，用于对面层纤维毡加热。在成型过程中，上模座保持固定。两条垫板位于上模座的上表面，在这两条垫板之间预留适当的空间，便于面层纤维毡的水平输运以及用加热板来加热。[0009]在第一、二工位之间设有导向棍,该导向棍固定于上模座上，防止加热后的芯层纤维毡在重力作用下下垂变形。
[0010]在第二、三工位之间设有导向辊。在合模过程中，当下模座推动芯层板向上运动时，该导向棍随之一起向上运动；与此同时，垂直方向的面层纤维租、水平方向的面层纤维毡协同后退，以避免垂直方向的面层纤维毡在模具内弯曲、折叠。在开模过程中，该导向辊随着已成型的芯层板一起下移，当芯层板下降到特定高度的位置而停止运动时，该导向辊随之停止运动。当芯层纤维毡水平输运时，该导向辊把面层纤维毡的垂直运动转变为水平运动，利于芯层板和面层纤维毡在第三工位的复合。
[0011]所述面层加热板分为上加热板和下加热板，所述上加热板和下加热板分别固定于上垫板和下垫板上。
[0012]所述车门用天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置还设有顶料杆，把已成型的制品顶出模腔。
[0013]所述第二和第三工位之间设有一个狭长的通孔，便于面层纤维毡的垂直输运。下模座在动力系统的作用下上下往复运动，带动装夹在下模座上的下模具一起上下往复运动。
[0014]芯层纤维毡和面层纤维毡在进入模具工作区之后，其两侧边都由夹具夹持，并由夹具带动纤维毡向前运动，避免芯层纤维毡和面层纤维毡在模压成型时发生皱缩，或者在运输过程中发生变形。当芯层纤维毡和面层纤维毡离开模具工作区之后，其两侧边的夹具自动脱落。
[0015]所述内饰板模具上还设有芯层表面塑料嵌件容纳孔，用以防止芯层表面塑料嵌件被压坏。
[0016]面层纤维毡和芯层纤维毡在相应导向辊的作用下向前输运。这些导向辊根据需要，分别固定在上模座或者下模座上。
[0017]最后卷筒将工艺废料卷绕收集，回收利用。
[0018]本发明还提供了一种车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺，包括如下步骤:
[0019]I)在第一工位，当模具闭合时，加热板对芯层纤维毡加热，热处理的温度为1750C -250O。
[0020]2)在第二个工位，在合模过程中，下模座向上运动，当芯层热压凹模接触平直的芯层纤维毡时，芯层热压凹模推动芯层纤维毡一起向上运动，最终芯层热压凹模和芯层热压凸模闭合，芯层纤维租在闭合模腔内被压制成型。在开模过程中，已成型的芯层板与芯层热压凹模一起向下运动，当芯层板到达在第一、二工位之间的导向辊高度位置时停止下移，芯层热压凹模继续向下运动回到下死点，从而实现已成型的芯层板与芯层热压凹模的分离。同时，对面层纤维毡加热，热处理温度为175°C -250°C。
[0021]3)在第三工位，当模具闭合时，面层纤维毡和已经成型的芯层板之间被压制成型，并实现与芯层板的热压粘合。在模具开始闭合之前，将需要粘接在芯层板表面的塑料嵌件的粘接面加热至熔融状态，并且安放在指定的下模位置处，在合模时完成塑料嵌件和芯层板的热压粘接。
[0022]4)在第四工位，在合模过程中完成冲孔和落料，在之后的开模过程中，安装于落料凸模周边的压边/卸料板起到卸料作用，把工艺废料从落料凸模上卸下来。冲孔废料则从下模具的废料孔中排出。在开模完成之后，取出顶棚内饰板，然后带状的工艺废料右移通过导向辊而被卷绕回收，与此相应的是，芯层纤维毡和面层纤维毡也向右水平输运，从而进入下一个合模/开模的工作循环。
[0023]所述第三工位中所述的预热处理的温度为175°C -250°C，预热处理的时间为60-100秒；热模压温度为175°C -300°C ;汽车内饰板模具上液压成型的模压压力是15-20MPa，液压成型时间为60-100秒。
[0024]本发明与通常用在汽车顶棚内饰板生产中的模具相比，具有以下特点及优点:
[0025]I)本发明设计的是利用天然纤维制成的纤维毡卷料作为原料，相应的成型方式为热压成型。
[0026]2)本发明应用的原料是连续带状、预定型的天然纤维毡卷料，配合级进模具，将复杂的成型过程在多个工位上逐步完成，每步操作相对简单，有效地提高产品的精确度。
[0027]3)本发明将生产纤维复合材料内饰板的模具设计成多工位级进模具，不同于常用的单工位复合模具，有利于汽车内饰板的大批量、自动化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的整体结构示意图。
[0029]图2是第一工位模具图。
[0030]图3是第二、三工位模具图。
[0031 ] 图4是A类汽车顶棚内饰板第四工位模具图。
[0032]图5是B类汽车顶棚内饰板第四工位模具图。
[0033]其中，1、面层纤维租；2、上模座；3、芯层上垫板；4、芯层上加热板；5、芯层纤维租；
6、芯层下加热板；7、芯层下垫板；8、下模座；9、第一导向棍；10、第二导向棍；11、芯层热压凹模；12、第三导向棍；13、芯层热压凸模；14、面层上垫板；15、面层上加热板；16、面层下加热板；17、面层下垫板；18、第四导向棍；19、第五导向棍；20、面层热压凹模；21、芯层表面嵌件加工装置；22、面层热压凸模；23、压边/卸料板；24、内饰板凸模；25、冲孔凸模；26、芯层表面塑料嵌件；27、内饰板凹模；28、落料凸模；29、废料孔；30、第六导向辊；31、芯层表面塑料嵌件容纳孔。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0035]实施例1:
[0036]如图1-图4所示，一种车门用天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，包括依次设置的四个工位和连续级进的面层纤维毡I和芯层纤维毡5，所述四个工位上设置有能够开模和合模的上模座2和下模座8 ;上模座2保持固定,下模座8在动力系统的作用下上下往复运动，带动装夹在下模座8上的模具一起上下往复运动。
[0037]所述第一工位上设有芯层上加热板4和芯层下加热板6，芯层上加热板4通过芯层上垫板3固定在上模座2上，芯层下加热板6通过芯层下垫板7固定在下模座8上；卷绕的芯层纤维毡5通过第二导向辊10水平地级进到芯层上加热板4和芯层下加热板6上加热。[0038]在第一、二工位之间设有第三导向辊12，该第三导向辊12固定于上模座2上，防止加热后的芯层纤维毡5在重力作用下下垂变形。
[0039]所述第二工位上设置有芯层热压凹模11和芯层热压凸模13，用于将芯层纤维毡5被压制成芯层板，所述芯层热压凹模11和芯层热压凸模13分别固定在下模座8和上模座2上；
[0040]所述第二工位上，上模座2的上表面上设有面层上垫板14和面层下垫板17，面层上垫板14和面层下垫板17之间设有面层上加热板15和面层下加热板16,用于对面层纤维毡I加热。卷绕的面层纤维毡I通过第一导向辊9水平地级进到面层上加热板15和面层下加热板16中加热。在面层上垫板14和面层下垫板17之间预留适当的空间，便于面层纤维毡I的水平输运以及用面层上加热板15和面层下加热板16来加热。
[0041]在第二、三工位之间设有第四导向辊18和第五导向辊19。第四导向辊18用以将面层纤维毡I的水平进给转变为垂直进给，所述第二和第三工位之间设有一个狭长的通孔，便于面层纤维毡I的垂直输运。
[0042]在合模过程中，当下模座8推动芯层板向上运动时，第五导向辊19随之一起向上运动；与此同时，垂直方向、水平方向的面层纤维毡I协同后退，以避免垂直方向的面层纤维毡I在模具内弯曲、折叠。在开模过程中，第五导向辊19随着已成型的芯层板一起下移，当芯层板下降到特定高度的位置而停止运动时，第五导向辊19随之停止运动。当芯层纤维毡5水平输运时，第五导向辊19把面层纤维毡I的垂直运动转变为水平运动，利于芯层板和面层纤维毡I在第三工位的复合。
[0043]所述第三工位上设置有面层热压凸模22和面层热压凹模20，用于将加热后的面层纤维毡I和已经成型的芯层板压制成型，并实现与芯层板的热压粘合，面层热压凹模20上设有芯层表面嵌件加工装置21，用于加工芯层表面塑料嵌件26。
[0044]所述第四工位上设有内饰板凸模24和内饰板凹模27，分别固定于上模座2和下模座8上，所述内饰板凸模24和内饰板凹模27上分别设有压边/卸料板23和落料凸模28，起到卸料作用，把工艺废料从落料凸模28上卸下来，所述内饰板凸模24和内饰板凹模27上分别设有冲孔凸模25和废料孔29，冲孔废料则从废料孔29中排出。所述内饰板凹模27上还设有芯层表面塑料嵌件容纳孔31，用以防止芯层表面塑料嵌件26被压坏。
[0045]所述第四工位后设有第六导向辊30，在取出车门内饰板，然后带状的工艺废料右移通过第六导向辊30而被卷绕回收。
[0046]实施例2:
[0047]如图5所示，与实施例1不同的是，B类汽车顶棚内饰板的级进模具在第四工位没有冲大孔的中心凸模，但是一般有冲小孔的偏置凸模。
[0048]上述实施例的工作过程为:在一个开模和合模过程中，
[0049]在第一工位，当模具闭合时，芯层上加热板4和芯层下加热板6对芯层纤维租5加热，热处理的温度为175°C _250°C。
[0050]在第二工位，在合模过程中，下模座8向上运动，当芯层热压凹模11接触平直的芯层纤维租5时,芯层热压凹模11推动芯层纤维租5 一起向上运动,最终芯层热压凹模11和芯层热压凸模13闭合，芯层纤维毡5在闭合模腔内被压制成型。在开模过程中，已成型的芯层板与芯层热压凹模11 一起向下运动，当芯层板到达在第一、二工位之间的第三导向辊12高度位置时停止下移，芯层热压凹模11继续向下运动回到下死点，从而实现已成型的芯层板与芯层热压凹模11的分离。同时，对面层纤维毡I加热，热处理温度为175°C _250°C。
[0051]在第三工位，当模具闭合时，面层纤维毡I和已经成型的芯层板之间被压制成型，并实现与芯层板的热压粘合。在模具开始闭合之前，将芯层表面塑料嵌件26的粘接面加热至熔融状态，并且安放在指定的下模位置处，在合模时完成芯层表面塑料嵌件26和芯层板的热压粘接。
[0052]在第四工位，在合模过程中完成冲孔和落料，在之后的开模过程中，安装于落料凸模28周边的压边/卸料板23起到卸料作用，把工艺废料从落料凸模28上卸下来。冲孔废料则从下模座8的废料孔29中排出。在开模完成之后，取出顶棚内饰板，然后带状的工艺废料右移通过第六导向辊30而被卷绕回收，与此相应的是，芯层纤维毡5和面层纤维毡I也向右水平输运，从而进入下一个合模/开模的工作循环。
[0053]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，包括依次设置的四个工位和工艺废料回收装置，所述四个工位上均设置有能够开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设有芯层加热板；所述第二工位的上模座和下模座上设置有芯层热压模具；所述第三工位上的上模座和下模座上设置有面层热压模具，面层热压模具上设有芯层表面嵌件加工装置；所述第四工位的上模座和下模座上设有内饰板模具，所述内饰板模具上还设有压边/卸料板和冲孔模具。
2.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，所述第一工位或第二工位的上方或下方设有面层加热板。
3.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，在第一、二工位之间设有导向棍。
4.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，在第二、三工位之间设有导向辊。
5.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，所述面层加热板分为上加热板和下加热板，所述上加热板和下加热板分别固定于上垫板和下垫板上。
6.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，所述车门用天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置还设有顶料杆。
7.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，所述第二和第三工位之间设有通孔。
8.如权利要求1所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压装置，其特征是，所述芯层纤维毡和面层纤维毡两侧由夹具夹持。
9.车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺，其特征是，包括依次设置的四个工位和连续级进的面层纤维毡和芯层纤维毡，包括如下步骤: O在第一工位，加热板对芯层纤维租加热； 2)在第二工位，芯层纤维毡在闭合模腔内被压制成型；并实现已成型的芯层板与芯层热压模具的分离； 3)在第三工位，面层纤维毡和已经成型的芯层板之间被压制成型，实现与芯层板的热压粘合，并完成塑料嵌件和芯层板的热压粘接； 4)在第四工位，完成冲孔和落料； 取出车门内饰板后，回收工艺废料。
10.如权利要求9所述的车顶棚天然纤维复合材料内饰板的级进模压工艺，其特征是，所述第一工位和第二工位的热处理的温度为175°C _250°C，第三工位中所述的预热处理的温度为175°C _250°C，预热处理的时间为60-100秒；热模压温度为175°C -300°C;汽车内饰板模具上液压成型的模压压力是15-20MPa，液压成型时间为60-100秒。
【文档编号】B32B38/04GK103465593SQ201310459393
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】安立佳, 贾玉玺, 王照静, 姚卫国 申请人:中国科学院长春应用化学研究所, 山东大学, 吉林省鲁尔科技有限公司