一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具及冷压成型方法与流程

本发明涉及一种重载纤维模塑托盘的成型装置及方法，具体涉及一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具及冷压成型方法，属于纤维模塑制品模塑工艺技术领域。

背景技术：

物流业的快速发展，使得托盘在物流市场的需求日益凸显。但随着应用最广泛的木托盘的实木资源的减少，以及木托盘严格的进出口检疫，使得木托盘发展受到严重限制。而塑料托盘，金属托盘等因其本身固有的明显缺陷，应用亦受到一定限制。而重载纤维模塑托盘因其原料廉价、来源广、可再生，工艺简单，强度高，体积小，废弃物可回收与自然降解等特点，是用来替代传统木托盘等，应用于大型、重载机械设备以及集合包装的重要托盘形式。但由于纤维模塑成型过程中变形量大，很难成型较高密度的复杂厚壁结构，导致目前的纤维模塑托盘呈现体积大，承载低的特点。目前，国内外成型厚壁纤维模塑结构的方法主要是通过气体吸滤成型，但很难成型较高密度的复杂厚壁结构。因此，研究大型高密的厚壁纤维模塑托盘的制备，具有重要的意义。因此本发明基于这一现象提出了一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具及冷成型方法，期望能够对纤维模塑成型提供参考。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，为了克服由于纤维模塑成型过程中变形量大，很难成型较高密度的复杂厚壁结构，导致目前的纤维模塑托盘呈现体积大，承载低的问题，进而提供了一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具及冷压成型方法，实现大型、高密、厚壁的重载纤维模塑托盘的一体成型，以及提高生产效率。

方案一：本发明提供了一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具，包括面板凹模、面板压模和支腿压模；

所述面板凹模为开口状箱体结构，面板凹模侧壁间水平设置有面板凹模网模，面板凹模网模与面板凹模底板之间形成面板凹模模腔，面板凹模模腔侧壁上安装有排水阀和气体阀；

所述面板压模包括面板压模顶板、面板凸模、支腿凹模、支腿模箱和第一升降气缸，所述面板压模顶板上设置有多个第一升降气缸，面板压模顶板的下方设置有多个面板凸模和多个支腿凹模，支腿凹模向上延伸至面板压模顶板上方，面板压模顶板与支腿凹模外壁连接为一体，面板凸模和支腿凹模由支腿凹模网模和面板凸模网模连续制成一体，所述支腿凹模网模和面板凸模网模与面板压模顶板和支腿凹模外壁之间形成面板凸模和支腿凹模的模腔，所述支腿凹模的顶面上设置有支腿模箱；

所述支腿压模包括支腿凸模、支腿推模、支腿压轴、支腿压模面板和第二升降气缸，支腿压模面板上设置有多个圆孔结构，圆孔结构与第一升降气缸为自由滑动的装配连接，面板的下方设置有多个支腿凸模，支腿凸模通过支腿推模及支腿压轴与面板建立连接，所述第二升降气缸设置在面板上；支腿凸模由支腿凸模网模构成，其内部为支腿凸模模腔；

所述面板凹模、面板压模和支腿压模由下至上设置，面板压模连同支腿压模伸入到面板凹模中，支腿压模的支腿凸模、支腿推模和支腿压轴伸入到支腿模箱和支腿凹模中。

进一步地：所述面板凹模网模、支腿凹模网模、面板凸模网模和支腿凸模网模均为具有网孔的网模。

进一步地：支腿模箱内部侧壁为实体结构。

进一步地：所述面板凹模侧壁为实体结构。

进一步地：所述多个第一升降气缸、多个面板凸模和多个支腿凹模的具体数量根据产品需求自行设定。

方案二：本发明提出的一种重载纤维模塑托盘的冷压成型方法，该方法是基于方案一所述的一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具实现的，具体步骤：

一、将重载纤维模塑托盘面板所需的一定浓度的纤维悬浮液，注入到面板凹模中；

二、开启面板凹模模腔的排水阀，待水漏尽后，在第一升降气缸、第二升降气缸作用下，将面板压模连同支腿压模伸入到面板凹模中，同时，面板凸模和支腿凹模的模腔、支腿凸模模腔、面板凹模模腔接通真空，对纤维浆料进行一定时间的机械挤压和抽吸，当纤维浆料在面板压模与面板凹模间成型后，关闭真空系统；

三、将支腿压模升起，将重载纤维模塑托盘支腿所需的一定浓度的纤维悬浮液，注入到支腿凹模及其上方的支腿模箱中；待水通过面板凸模和支腿凹模的模腔漏尽后，在第二升降气缸作用下，将支腿凸模伸入到支腿凹模中，对支腿部分的纤维浆料进行一定时间的机械挤压；

四、当浆料中的水分经面板凸模和支腿凹模的模腔排出后，整个托盘结构完整成型；

五、将支腿压模升起，面板凸模和支腿凹模的模腔接通真空，面板凹模模腔接通压缩空气，托盘湿坯在真空抽吸和压缩空气吹脱作用下转移在面板压模中，然后，在面板凸模和支腿凹模的模腔内通入压缩空气将托盘湿坯吹入转移模具，完成冷压成型。

进一步地：步骤一中，将重载纤维模塑托盘面板所需的一定浓度的纤维悬浮液通过定量罐，注入到面板凹模中。

进一步地：步骤三中，将重载纤维模塑托盘支腿所需的一定浓度的纤维悬浮液通过定量罐，注入到支腿凹模及其上方的支腿模箱中。

有益效果：

1.提供一套适用于大变形模塑成型工艺的模具装置。克服了目前大型重载模塑托盘成型的技术难题，对重载纸浆模塑托盘的发展具有深远影响。

2.将纤维模塑材料特性，模塑成型工艺要求，托盘结构统一起来，提供一种切实可行的重载托盘模塑成型工艺方法。克服了当前重载纤维模塑托盘生产与设计严重脱节的问题，便于工业化的流水线生产。

3.本发明的创新之处还在于面板成型与支腿成型的分别控制，在满足托盘一体成型的基础上，灵活控制托盘不同部位的材料密度和强度。同时，面板压模和支腿压模的自由升降行程，解决了模塑成型过程中因材料变形量大而无法成型厚壁模塑结构的技术难题。采用该新型模塑托盘的制备工艺方法，具有成型工艺简单，效率高、工作成本低、机构运行稳定的优点，具有极大实用价值。

附图说明

图1为本发明的整体结构的示意图。

图2为本发明的面板凹模的剖面示意图。

图3为本发明的面板压模的正向结构示意图。

图4为本发明的面板压模的反向结构示意图。

图5为本发明的面板压模的局部剖面示意图。

图6为本发明的支腿压模的正向结构示意图。

图7为本发明的支腿压模的反向结构示意图。

图8为本发明的支腿凸模的剖面示意图。

图中标记如下：

1.面板压模2.支腿压模3.面板凹模

4.面板凹模模腔5.排水阀6.面板凹模侧壁

7.面板凹模网模8.气体阀9.面板凹模底板

10.支腿模箱内部侧壁11.第一升降气缸12.支腿模箱

13.支腿凹模14.面板凸模15.面板凸模和支腿凹模的模腔

16.面板压模顶板17.支腿凹模外壁18.支腿凹模网模

19.面板凸模网模20.圆孔结构21.第二升降气缸

22.支腿压模面板23.支腿凸模24.支腿推模

25.支腿压轴26.支腿凸模模腔27.支腿凸模网模。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

实施例1、如附图所示本发明的实施例提供了一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具，包括面板凹模3、面板压模1和支腿压模2；

所述面板凹模3为开口状箱体结构，面板凹模侧壁6间水平设置有面板凹模网模7，面板凹模网模7与面板凹模底板9之间形成面板凹模模腔4，面板凹模模腔4侧壁上安装有排水阀5和气体阀8；

所述面板压模1包括面板压模顶板16、面板凸模14、支腿凹模13、支腿模箱12和第一升降气缸11，所述面板压模顶板16上设置有多个第一升降气缸11，面板压模顶板16的下方设置有多个面板凸模14和多个支腿凹模13，支腿凹模13向上延伸至面板压模顶板上方，面板压模顶板与支腿凹模外壁连接为一体，面板凸模14和支腿凹模13由支腿凹模网模18和面板凸模网模19连续制成一体，所述支腿凹模网模18和面板凸模网模19与面板压模顶板16和支腿凹模外壁之间形成面板凸模和支腿凹模的模腔15，所述支腿凹模13的顶面上设置有支腿模箱12；

所述支腿压模2包括支腿凸模23、支腿推模24、支腿压轴25、支腿压模面板22和第二升降气缸21，支腿压模面板22上设置有多个圆孔结构20，圆孔结构20与第一升降气缸11为自由滑动的装配连接，面板的下方设置有多个支腿凸模23，支腿凸模23通过支腿推模24及支腿压轴25与面板建立连接，所述第二升降气缸21设置在面板上；支腿凸模23由支腿凸模网模27构成，其内部为支腿凸模模腔26；

所述面板凹模3、面板压模1和支腿压模2由下至上设置，面板压模1连同支腿压模2伸入到面板凹模3中，支腿压模2的支腿凸模23、支腿推模24和支腿压轴25伸入到支腿模箱12和支腿凹模13中。

更具体地：所述面板凹模网模7、支腿凹模网模18、面板凸模网模19和支腿凸模网模27均为具有网孔的网模。

更具体地：支腿模箱内部侧壁10为实体结构。

更具体地：所述面板凹模侧壁6为实体结构。

更具体地：所述多个第一升降气缸11、多个面板凸模14和多个支腿凹模13的具体数量根据产品需求自行设定。

实施例2、如附图所示本发明的实施例提供了一种重载纤维模塑托盘的冷压成型方法，该方法是基于实施例1所述的一种重载纤维模塑托盘的冷成型模具实现的，具体步骤：

一、将重载纤维模塑托盘面板所需的一定浓度的纤维悬浮液，注入到面板凹模3中；

二、开启面板凹模模腔4的排水阀5，待水漏尽后，在第一升降气缸11、第二升降气缸21作用下，将面板压模1连同支腿压模2伸入到面板凹模3中，同时，面板凸模和支腿凹模的模腔15、支腿凸模模腔26、面板凹模模腔4接通真空，对纤维浆料进行一定时间的机械挤压和抽吸，当纤维浆料在面板压模1与面板凹模3间成型后，关闭真空系统；

三、将支腿压模2升起，将重载纤维模塑托盘支腿所需的一定浓度的纤维悬浮液，注入到支腿凹模13及其上方的支腿模箱12中；待水通过面板凸模和支腿凹模的模腔15漏尽后，在第二升降气缸21作用下，将支腿凸模23伸入到支腿凹模13中，对支腿部分的纤维浆料进行一定时间的机械挤压；

四、当浆料中的水分经面板凸模和支腿凹模的模腔15排出后，整个托盘结构完整成型；

五、将支腿压模2升起，面板凸模和支腿凹模的模腔15接通真空，面板凹模模腔4接通压缩空气，托盘湿坯在真空抽吸和压缩空气吹脱作用下转移在面板压模1中，然后，在面板凸模和支腿凹模的模腔15内通入压缩空气将托盘湿坯吹入转移模具，完成冷压成型。

更具体地：步骤一中，将重载纤维模塑托盘面板所需的一定浓度的纤维悬浮液通过定量罐，注入到面板凹模3中。

更具体地：步骤三中，将重载纤维模塑托盘支腿所需的一定浓度的纤维悬浮液通过定量罐，注入到支腿凹模13及其上方的支腿模箱12中。

本发明主要通过成型模具完成重载纤维模塑托盘的制备过程，通过面板压模和支腿压模在自由升程机构作用下的联合作业，实现大变形模塑工艺下厚壁托盘的材料密度控制及其一体成型。这不仅打破了传统的大变形模塑工艺下难成型大型厚壁结构的认识，而且能够实现面板与支腿材料密度的自由控制，有效实现材料承载的有效利用，打开了传统模塑托盘制备的困局，对未来重载模塑托盘的开发具有极其深远的影响。同时，制备出的新型重载纤维模塑托盘，具有极强的实现性、极优异的结构与性能特征、以及极其重大的实用价值。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。