一种竹缠绕车体的自动化生产线的制作方法

本实用新型属于车辆制造技术领域，更具体地，涉及一种竹缠绕车体的自动化生产线。

背景技术：

竹缠绕制品是采用绿色环保的竹材料利用缠绕技术制成的产品，如竹缠绕复合管、竹缠绕储罐、竹缠绕电杆、竹缠绕料仓、竹缠绕烟囱、竹缠绕管廊等，其径向由内至外一般包括内衬层、增强层和外防护层，内衬层一般由浸有树脂的织物缠绕制成，增强层一般由粘附有树脂的竹篾缠绕制成，外防护层一般是喷涂一层耐腐蚀、防辐射材料。

随着竹缠绕技术的不断发展，其在铁路交通领域也得到了应用，例如采用竹材料并利用缠绕技术直接成形长度达26m的车厢，该竹缠绕车厢与铝合金型材车厢相比，具体整体重量轻，抗拉强度高，缓冲能力强，保温抗冻性能好等优点。

在现有的车辆生产的生产线中，一般采用先制备车辆龙骨，再在龙骨上焊接板材，制成车体，再进行切割修整等工序。由于竹缠绕车厢涉及竹缠绕工艺，普通车厢的生产流程并不适用于竹缠绕车厢的生产。现有技术中，制备竹缠绕管状制品的生产方式是先采用制衬设备缠制内衬层，然后采用缠绕设备缠制增强层，之后用固化设备进行固化，固化完成后在其表面采用喷涂设备均匀喷涂一层外防护层，采用多道工序、多种设备完成制作，在工厂内完成生产工作后再将产品运输至工程现场进行安装。如果采用上述生产方式，如果采用上述生产方式存在以下几方面的问题：(1)对于竹缠绕车体，由于现有的开合模具截面基本都为圆形，产品形状及种类单一，而车体的形状并不完全是圆形截面，现有的缠绕设备对于非圆形截面的产品加工难以实现，尤其在压力控制及切割修整等工序，难以实现对于截面回转半径变化的车体的制备；(2)现有的技术采用整体缠绕，缠绕完成后再进行整体烘干，其整体工艺耗时较长，也容易出现里外烘干不均匀的情况；(3)在车厢制备完成之后需要实现车厢成品的脱模工序，现有技术中的脱模工艺，一种是在模具表层增加脱模剂，工序处理完后利用脱模机脱模(通常为龙门式液压卡板或者卡爪)，需要模具加工一定锥度，而对于用于成形长度达几十米成品的模具而言成形锥度困难，并且脱模阻力大，大型产品尤其是长度达几十米的产品难以实现脱模；另一种是悬臂主轴配合开合模具实现脱模(参见CN105415698A)，该技术模具与悬臂主轴连接一体，模具不可分离，产品生产完成后通过开合模具收缩来实现脱模，采用悬臂主轴配合开合模具实现脱模，其首先难以支撑长度过大及过重的模具及产品，其次只适合于长度较小竹缠绕产品的顺利脱模，而无法实现大型产品尤其是长度达几十米的产品的脱模。

由于存在上述缺陷和不足，研究设计一种大型竹纤维缠绕产品尤其是竹纤维车体的自动化生产线，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种竹缠绕车体的自动化生产线，其中结合竹缠绕车体截面不规则、长度长、重量大的特点，相应设计了适用于竹缠绕车体的自动化生产线和生产方法，并通过对生产线中制备、成型、切割和脱模各个工序所涉及的具体结构、布置方式等方面进行研究和设计，相应可有效解决竹缠绕车体生产时截面回转半径变化难以成型、固化时间长、固化不均匀和质量较大的车体难以脱模等问题，同时具有生产流程短、设备结构简单、占地面积小、操作便利等优点，因而尤其适用于长度达几十米的大型竹缠绕产品，尤其是竹缠绕车体的自动化生产。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种竹缠绕车体的自动化生产线，其特征在于，其包括车体制备装置、车体成型装置、车体切割装置和脱模装置，

其中，所述车体制备装置包括异形开合模具和缠绕工作台，车体龙骨套设在所述异形开合模具表面，所述异形开合模具一侧设置有一缠绕工作台，该缠绕工作台随着车体龙骨的转动在车体龙骨表面进行缠绕成型；

所述车体成型装置包括随动式压辊和固化装置，所述随动式压辊紧密贴合在车体表面，将车体表面压实，所述异形开合模具内外均设置有固化装置，实现边缠绕成型边固化；

所述车体切割装置为一仿形切割刀架，在车体固化成型后对其进行切割和修整；

所述脱模装置包括悬臂支架、第一托管车和第二托管车，所述异形开合模具径向收缩与车体内壁分离实现径向脱模；所述异形开合模具的一端通过悬臂支架上的托辊组支撑，另一端与机架通过机架上的托辊组支撑，所述悬臂支架配合第一托管车、第二托管车运动使车体与异形开合模具轴向分离，实现轴向脱模，完成竹缠绕车体的制造。

进一步优选地，所述异形开合模具由多瓣模具单元拼合而成，其内部设置有伸缩支撑机构以实现模具的撑开或闭合，并设置有伸缩开合缝纵梁，用于在所述异形开合模具撑开后，填塞相邻两个所述模具单元之间的缝隙；优选的，每瓣所述模具单元整体呈L型，四瓣L型模具单元拼合后组成所述异形开合模具，该异形开合模具的内部设置有与所述四瓣模具单元对应的四个伸缩支撑机构，当进行缠绕工艺时，每瓣模具单元均由各自的伸缩支撑机构撑开，当产品成型后每瓣模具单元再由各自的伸缩支撑机构收缩，以使异形开合模具闭合。

优选地，所述缠绕工作平台位于工作平台轨道上，所述工作平台轨道与车体平行，随着所述缠绕工作平台在所述工作平台轨道上移动，在车体龙骨表面完成竹缠绕，优选地，所述缠绕工作平台在工作平台轨道上的移动范围覆盖整个车体长度。

优选地，所述固化装置包括外置固化设备和热风机，所述外置固化设备设置在异形开合模具一侧对车体进行加热；所述异形开合模具的中轴为中空管，该中空管的一端为进风口，另一端密封，所述中空管管壁靠近进风口的一端的上分布有若干出风口，另一端设置有若干回风口，热风机吹出的气体经进风口进入中空管内，然后由出风口输入模具内腔对车体内部进行加热，最后由回风口通过回风管输出到模具的外部。

优选地，所述随动式压辊设置在所述缠绕工作台下部，且通过板簧与液压系统连接，在车体表面实现恒压控制；所述仿形切割刀架包括切割刀具、导向机构、进刀调节机构和固定转轴，所述进刀调节机构的一端通过固定转轴固定在所述缠绕工作平台上，另一端设置有导向机构，所述导向机构连接切割刀具，所述切割刀具高速旋转与车体表面接触，随着车体的转动实现环形切割。

优选地，所述悬臂支架包括支架以及设置在该支架上的托辊组，当缠绕成型时，所述悬臂通过托辊组支撑所述异形开合模具轴头，当产品成型后，所述悬臂与所述异形开合模具分离，便于产品的脱模。

优选地，所述悬臂支架还包括与之配合的悬臂支架轨道，所述悬臂支架轨道上还设置有卷扬机带动悬臂支架移动；所述异形开合模具和车体下方还设置有若干第一托管车和第二托管车，所述第一托管车支撑所述异形开合模具，所述第二托管车支撑车体并带动车体向悬臂支架方向移动，实现车体内壁和异形开合模具的轴向分离，优选地，所述第一托管车和第二托管车均设置在同一托管车轨道上。

优选地，所述机架上设置有旋转驱动装置，优选为一主变速箱，该主变速箱与悬臂远离支架的一端相连，调节车体的转速。

优选地，该自动化生产线的一侧设置有供料系统用于为缠绕工作平台补充原料，还设置有电控系统对各个装置实现控制。

按照本实用新型的另一方面，还提供了一种竹缠绕车体的自动化生产方法，其特征在于，其采用如上所述的自动化生产线，其具体包括以下步骤：

S1将车体龙骨套设在异形开合模具外，然后将异形开合模具撑开，使二者固定，启动驱动旋转装置和缠绕工作台，随着车体龙骨的转动在车体龙骨表面进行缠绕成型；

S2调整随动式压辊使之紧密贴合在车体表面，将车体表面压实，同时打开固化装置，实现边缠绕成型边固化；

S3待车体固化后，根据车体外壁厚度，调整所述仿形切割刀架的进刀量，对车体进行切割和修整；

S4车体切割和修整完成后，调整异形开合模具的半径，使其在径向上收缩，实现车体内壁与异形开合模具的径向分离；

S5第二托管车托起车体向悬臂支架方向移动，待异形开合模具露出后，所述异形开合模具由第一托管车托起，使模具与悬臂支架分离，驱动悬臂支架和第二托管车向远离模具方向移动，实现轴向脱模，完成竹缠绕车体的制造。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

(1)本实用新型结合竹缠绕车体截面回转半径变化、长度长、重量大的特点，相应设计了适用于竹缠绕车体的自动化生产线和生产方法，并通过对生产线中制备、成型、切割和脱模各个工序所涉及的具体结构、布置方式等方面进行研究和设计，可一体成型车体外壳，实现车体表面的竹缠绕和切割修整，无需拼接或焊接组装，由此制备的车体车身重量轻，且车身表面各个方向均具有高力学强度，寿命长，稳固耐用，相应解决了竹缠绕车体生产时截面回转半径变化难以成型、固化时间长、固化不均匀和质量较大的车体难以脱模等问题，同时具有生产流程短、设备结构简单、占地面积小、操作便利等优点，因而尤其适用于长度达几十米的大型竹缠绕产品，尤其是竹缠绕车体的自动化生产。

(2)本实用新型的采用液压控制的异形开合模具，能够适应不同截面形状的车体制造，截面圆形及非圆形产品均可缠绕，增强了设备的通用型。而且异形开合模具能够在缠绕时撑开将车体龙骨固定，在生产完成后收缩，实现模具与车体内壁的径向脱模，简单方便，不会对车体造成损伤。

(3)本实用新型针对竹缠绕车体截面回转半径变化、自重大、长度长的特点，为克服其脱模困难的问题，采用径向及轴向二次脱模，采用异形开合模具通过液压控制伸缩，实现径向的脱模，通过设置两种具有不同功能的第一托管车和第二托管车，当车体与模具径向分离时，利用第二托管车实现成型产品的支撑及水平移动，当模具露出一半长度以上时，利用第一托管车在模具的中间部位实现模具的可靠支撑，防止在悬臂支架退出后长模具的一端在无悬臂支架支撑的情况下产生晃动并发生向下倾斜的现象而阻碍产品的顺利脱模，解决超大超长产品的脱模问题。

(4)本实用新型的竹缠绕车体的截面不是回转半径一致的圆形截面，针对该特点，设置了一种随动式压辊，通过恒压控制该随动式压辊，随车体截面回转半径的变化使压辊始终贴合在车体表面，避免因缠绕时模具回转半径不断变化导致的压力不平衡，影响最终成品的质量，该随动式压辊采用实时压力控制方案，避免硬挤压损伤材料及设备。

(5)由于本实用新型的车体自身长度长且厚度相对较大，采用普通的先缠绕再固化的方式容易造成固化不透不均匀的情况，本实用新型通过集成加热实现车体固化，在车体外部设置外置固化设备进行加热，同时在异形开合模具内部设置进风口连接热风机进行加热，在车体内外同时加热，使车身固化更均匀一致，且缠绕和加热固化同时进行，节省了固化时间。

(6)针对本实用新型车体的截面不是均匀一致的圆形截面，传统切刀设置不能很好的进行切割的问题，本实用新型的自动化生产线采用同仿形切割刀架对车体进行切割修整，该刀架可上下摆动，且刀架依靠重力紧紧贴合在车体表面，通过调整进刀量，能够在回转半径发生变化时仍能对车体进行精细切割和修整，且该刀架装卸方便，随用随装，无需专用设备，节省空间及成本。

附图说明

图1是本实用新型的竹缠绕车体的自动化生产线的示意图；

图2(a)-(b)是本实用新型的异形开合模具的结构示意图；

图3是本实用新型的外置固化设备的结构示意图；

图4(a)-(c)是本实用新型的随动式压辊的结构示意图；

图5(a)-(b)是本实用新型的仿形切割刀架的结构示意图；

图6(a)-(b)是本实用新型的脱模装置的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实用新型的竹缠绕车体的自动化生产线，如图所示，该竹缠绕车体的自动化生产线，包括车体制备装置、车体成型装置、车体切割装置和脱模装置，

其中，所述车体制备装置包括异形开合模具1和缠绕工作台3，车体龙骨套设在所述异形开合模具1表面，所述异形开合模具1一侧设置有一缠绕工作台3，该缠绕工作台3随着车体龙骨的转动在车体龙骨表面进行缠绕成型；

所述车体成型装置包括随动式压辊11和固化装置，所述随动式压辊11紧密贴合在车体表面，将车体表面压实，所述异形开合模具1内外均设置有固化装置，实现边缠绕成型边固化；

所述车体切割装置为一仿形切割刀架4，在车体固化成型后对其进行切割和修整；

所述脱模装置包括悬臂支架6、第一托管车71和第二托管车72，所述异形开合模具1径向收缩与车体内壁分离实现径向脱模；所述异形开合模具1的一端通过悬臂支架6上的托辊组支撑，另一端与机架15通过机架上的托辊组支撑，所述悬臂支架6配合第一托管车71、第二托管车72运动使车体与异形开合模具1轴向分离，实现轴向脱模，完成竹缠绕车体的制造。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述异形开合模具1由多瓣模具单元拼合而成，如图2(a)-(b)所示，其内部设置有伸缩支撑机构以实现模具的撑开或闭合，并设置有伸缩开合缝纵梁，用于在所述异形开合模具撑开后，填塞相邻两个所述模具单元之间的缝隙；优选的，每瓣所述模具单元整体呈L型，四瓣L型模具单元拼合后组成所述异形开合模具，该异形开合模具的内部设置有与所述四瓣模具单元对应的四个伸缩支撑机构，当进行缠绕工艺时，每瓣模具单元均由各自的伸缩支撑机构撑开，当产品成型后每瓣模具单元再由各自的伸缩支撑机构收缩，以使异形开合模具闭合。

所述缠绕工作平台3位于工作平台轨道12上，所述工作平台轨道12与车体平行，随着所述缠绕工作平台3在所述工作平台轨道12上移动，在车体龙骨表面完成竹缠绕，优选地，所述缠绕工作平台3在工作平台轨道12上的移动范围覆盖整个车体长度。

如图4(a)-(c)所示，为实现车体表面竹缠绕的紧密缠绕和烘干，所述车体成型装置包括随动式压辊11和固化装置，所述随动式压辊11紧密贴合在车体表面，将车体表面压实，所述随动式压辊11设置在所述缠绕工作台3下部，且通过板簧111与液压系统112连接，在车体表面实现恒压控制；避免因缠绕时模具回转半径不断变化导致的压力不平衡，影响最终成品的质量，该随动式压辊采用实时压力控制方案，避免硬挤压损伤材料及设备。压辊11可同时沿模具轴向及径向运动(圆形截面时，无径向运动)，轴向移动通过工作平台轨道12实现，径向移动通过液压控制，其他筒体类产品，也可以使用此技术，

所述固化装置包括外置固化设备2和热风机，如图3所示，所述外置固化设备2设置在异形开合模具1一侧，如图2(a)和(b)所示，所述异形开合模具1的中轴为中空管，该中空管的一端为进风口21，另一端密封，所述中空管管壁靠近进风口21的一端的上分布有若干出风口22，另一端设置有若干回风口23，热风机吹出的气体经进风口21进入中空管内，然后由出风口22输入模具内腔对车体内部进行加热，最后由回风口23通过回风管输出到模具的外部。热风机将所述中轴内的风送入所述车体内腔空间中，配合外置固化设备对车体进行加热。通过集成加热实现车体固化，在车体外部设置外置固化设备进行加热，同时在异形开合模具内部设置进风口连接热风机进行加热，在车体内外同时加热，使车身固化更均匀一致，且缠绕和加热固化同时进行，节省了固化时间。

在本实用新型的另一个具体实施例中，所述仿形切割刀架4包括切割刀具41、导向机构44、进刀调节机构42和固定转轴43，如图5(a)-(b)所示,所述进刀调节机构42的一端通过固定转轴43固定在所述缠绕工作平台3上，另一端设置有导向机构44，所述导向机构44连接切割刀具41，所述切割刀具41与车体表面接触，随着车体的转动实现环形切割。切割或修整时，模具1及车体高速旋转，利用刀架4自重贴合在车体表面，中间进刀调节机构42可根据需要调节，调整进刀量实现切割或修整，可手动进刀，也可以增加电控系统进刀(伺服或步进)实现自动进刀，

进一步的，如图6(a)-(b)所示，所述悬臂支架6包括支架以及设置在该支架上的悬臂，当缠绕成型时，所述悬臂通过托辊组支撑所述异形开合模具1，当产品成型后，所述悬臂与所述异形开合模具分离，便于产品的脱模。本实用新型将悬臂支架和开合式模具设计成可分离的连接，便于成型结束后悬臂支架与模具的有效分离，保证产品的顺利脱模。

所述悬臂支架6还包括与之配合的悬臂支架轨道9，所述悬臂支架轨道9上还设置有卷扬机8带动悬臂支架6移动；所述异形开合模具1和车体下方还设置有若干第一托管车71和第二托管车72，所述第一托管车71支撑所述异形开合模具1，所述第二托管车72支撑车体并带动车体向悬臂支架6方向移动，实现车体内壁和异形开合模具的轴向分离，优选地，所述第一托管车71和第二托管车72均设置在同一托管车轨道10上，所述悬臂支架轨道9的一端与托管车轨道10一端重叠设置，所述托管车轨道10的宽度小于悬臂支架轨道9的宽度。

具体地，针对竹缠绕车体截面回转半径变化、自重大、长度长的特点，为克服其脱模困难的问题，采用径向及轴向二次脱模，采用异形开合模具通过液压控制器伸缩，实现径向的脱模，通过设置两种具有不同功能的第一托管车和第二托管车，当车体与模具径向分离时，利用第二托管车实现成型产品的支撑及水平移动，当模具露出一半长度以上时，利用第一托管车在模具的中间部位实现模具的可靠支撑，防止在悬臂支架退出后长模具的一端在无悬臂支架支撑的情况下产生晃动并发生向下倾斜的现象而阻碍产品的顺利脱模，解决超大超长产品的脱模问题。

所述机架15上设置有旋转驱动装置，优选为一主变速箱，该主变速箱与模具轴头插接，调节车体的转速。

在本实用新型的另一个具体实施例中，该自动化生产线的一侧设置有供料系统14用于为缠绕工作平台3补充原料，还设置有电控系统13对各个装置实现控制。

本实用新型还提供了一种竹缠绕车体的自动化生产方法，其特征在于，其采用如上所述的自动化生产线，其具体包括以下步骤：

S1将车体龙骨套设在异形开合模具外，然后将异形开合模具撑开，使二者固定，启动机架上的驱动旋转装置和缠绕工作台，使车体龙骨开始旋转，所述旋转工作台在工作台轨道上移动，随着车体龙骨的转动在车体龙骨表面进行缠绕成型；

S2通过调整液压系统的压力，使随动式压辊在一个恒定压力控制下紧密贴合在车体表面，将车体表面压实，同时打开固化装置，包括外置固化装置和热风机，在车体外部和内部同时实现加热，实现边缠绕成型边固化；

S3待车体固化后，根据车体厚度，调整所述仿形切割刀架的进刀量，对车体进行切割和修整；

S4车体切割和修整完成后，通过液压支撑机构调整异形开合模具的半径，使其在径向上收缩，实现车体内壁与异形开合模具的径向分离；

S5将车体由第二托管车托起，并向悬臂支架方向移动，以使异形开合模具的一端露出；当异形开合模具露出一半长度以上时，停止第二托管车的移动，使第一托管车移动至异形开合模具中间位置并托住异形开合模具；使异形开合模具与悬臂支架分离，并使悬臂支架向外移动，然后使第二托管车移动以带动产品继续脱模，直至产品完全脱离模具，完成竹缠绕车体的制造。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。