燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统及其成型方法

技术领域

本发明涉及氢能汽车的复合材料板材加工技术领域，具体为燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统及其成型方法。

背景技术

氢能汽车，顾名思义，是以氢作为能源的汽车，将氢反应所产生的化学能转换为机械能以推动车辆。氢能汽车的主体为复合材料板材，复合材料技术是一门应用性很强的技术，但应用的实践中发现复合材料的成本较高，特别是制造成本，形成了进一步发展应用的主要障碍。复合材料技术发展的低成本化是世界复合材料发展的核心问题。复合材料的研究重点已经从过去主要关心性能质量转到降低成本，强调低成本生产技术。

现有的燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统在制备燃料电池氢能汽车的复合材料板材时，效率较低且成本较高，不具备夹层式设计上料机构，不能满足多种铺层方案，并且不可以浸润多层材料，无法每层浸润效果，而且不便于精确控制树脂含量，为此，我们提出一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统及其成型方法，以解决上述背景技术中提出的现有的燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统在制备燃料电池氢能汽车的复合材料板材时，效率较低且成本较高，不具备夹层式设计上料机构，不能满足多种铺层方案，并且不可以浸润多层材料，无法每层浸润效果，而且不便于精确控制树脂含量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统，包括第一上料滚筒、滚压系统和传送履带，所述第一上料滚筒的右侧依次设置有第二上料滚筒和第三上料滚筒，且第三上料滚筒的右侧依次设置有第一分层转向滚动轴和第二分层转向滚动轴，所述第二分层转向滚动轴的右侧依次设置有第一分层挤压滚动轴、第一树脂槽、第一张紧辊和第一树脂过滤网，所述第一树脂过滤网的右侧依次设置有第一树脂挤压辊和第二树脂挤压辊，且第二树脂挤压辊的右侧依次设置有第一薄膜上料滚筒和第一转向轴，所述传送履带设置于第一上料滚筒、第二上料滚筒和第三上料滚筒的下侧，且传送履带的下侧从左至右依次设置有第四上料滚筒、第五上料滚筒和第六上料滚筒，所述第六上料滚筒的右侧依次设置有第三分层转向滚动轴和第四分层转向滚动轴，且第四分层转向滚动轴的右侧依次设置有第二分层挤压滚动轴、第二树脂槽、第二张紧辊和第二树脂过滤网，所述第二树脂过滤网的右侧依次设置有第三树脂挤压辊和第四树脂挤压辊，且第四树脂挤压辊的右侧依次设置有第二薄膜上料滚筒和第二转向轴，所述滚压系统设置于第一转向轴和第二转向轴的右侧，且滚压系统的右侧依次设置有扫描打码装置、多功能加热装置、牵引装置和自动裁切装置。

优选的，所述第一上料滚筒、第二上料滚筒、第三上料滚筒、第四上料滚筒、第五上料滚筒和第六上料滚筒的尺寸相同，且第一上料滚筒、第二上料滚筒、第三上料滚筒、第四上料滚筒、第五上料滚筒和第六上料滚筒的转速与传送履带的速度同步。

优选的，所述传送履带上面可搭载夹心材料，且夹心材料设计在纤维层之间。

优选的，所述第一分层转向滚动轴、第二分层转向滚动轴、第三分层转向滚动轴和第四分层转向滚动轴的尺寸相同，且第一分层转向滚动轴、第二分层转向滚动轴、第三分层转向滚动轴和第四分层转向滚动轴均设置有三层。

优选的，所述第一分层挤压滚动轴和第二分层挤压滚动轴尺寸相同，且第一分层挤压滚动轴和第二分层挤压滚动轴均设置有三层。

优选的，所述第一树脂挤压辊、第二树脂挤压辊、第三树脂挤压辊和第四树脂挤压辊的尺寸相同，且第一树脂挤压辊、第二树脂挤压辊、第三树脂挤压辊和第四树脂挤压辊之间相互平行。

优选的，所述第一薄膜上料滚筒和第二薄膜上料滚筒的尺寸相同，且第一薄膜上料滚筒和第二薄膜上料滚筒可装载哑光、亮光、花纹、耐温、透明等薄膜。

本发明还提供一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型方法，包括以下步骤：

S1、将编织好的纤维织物料卷依次装载在于第一上料滚筒、第二上料滚筒、第三上料滚筒、第四上料滚筒、第五上料滚筒和第六上料滚筒上；

S2、通过第一树脂槽和第二树脂槽进行树脂浸润；

S3、通过第一分层转向滚动轴、第二分层转向滚动轴、第三分层转向滚动轴和第四分层转向滚动轴使多层纤维布与树脂分层浸润，同时可调节第一分层转向滚动轴、第二分层转向滚动轴、第三分层转向滚动轴和第四分层转向滚动轴的位置，以调节纤维层的走向和角度；

S4、采用第一分层挤压滚动轴和第二分层挤压滚动轴的滚动挤压机构，让树脂和纤维浸润；

S5、通过第一树脂挤压辊、第二树脂挤压辊、第三树脂挤压辊和第四树脂挤压辊将纤维布中多余的树脂挤压出来，调节压辊的间隙，保证树脂含量，同时使树脂回流到第一树脂槽和第二树脂槽中，减少树脂损耗；

S6、通过第一树脂过滤网和第二树脂过滤网过滤回流的树脂，以保证回流到树脂槽中的树脂干净、无污染；

S7、根据产品外观和表面要求，利用第一薄膜上料滚筒和第二薄膜上料滚筒装载所需要的薄膜；

S8、通过第一转向轴和第二转向轴调整纤维层的走向和角度；

S9、通过滚压系统递减式滚压的方法，逐步滚压产品中汽泡和多余树脂；

S10、通过扫描打码装置的红外扫描装置检测，并打码标识状态；

S11、通过多功能加热装置辅助加热；

S12、通过牵引装置夹持产品向前运动，最后通过自动裁切装置根据零件图纸将产品机械加工成需求状态。

本发明提供了一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统，具备以下有益效果：

本发明对燃料电池氢能汽车的复合材料板材进行连续滚压成型加工，其工艺简单易行，便于控制，并且工序少，制造效率高，能够极大降低复合材料制造成本，能够实现高效、低成本、低投入的生产；通过第一上料滚筒、第二上料滚筒、第三上料滚筒以及第四上料滚筒、第五上料滚筒和第六上料滚筒实现夹层式设计上料机构，可满足多种铺层方案；通过第一分层挤压滚动轴和第二分层挤压滚动轴的分层式强制浸润方法，同时可以浸润多层材料，并保证每层浸润效果；通过第一树脂挤压辊、第二树脂挤压辊、第三树脂挤压辊和第四树脂挤压辊的递增式滚压发，可精确控制树脂含量，产品厚度；第一树脂槽和第二树脂槽内部可以放入不同类型树脂：环氧类、乙烯基类、不饱和类、聚氨子类、光固化类等等，使得树脂基体多样化，适用多种类型树脂；多功能加热装置具备多种加热方式：电阻加热、红外加热、针对不同的固化体系的树脂，多种混合加温固化方式，能够满足不同类型树脂快速固化。

附图说明

图1为本发明一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统的结构示意图。

图中：1、第一上料滚筒；2、第二上料滚筒；3、第三上料滚筒；4、第一分层转向滚动轴；5、第二分层转向滚动轴；6、第一分层挤压滚动轴；7、第一树脂槽；8、第一张紧辊；9、第一树脂过滤网；10、第一树脂挤压辊；11、第二树脂挤压辊；12、第一薄膜上料滚筒；13、第一转向轴；14、滚压系统；15、扫描打码装置；16、多功能加热装置；17、牵引装置；18、自动裁切装置；19、第四上料滚筒；20、第五上料滚筒；21、传送履带；22、第六上料滚筒；23、第三分层转向滚动轴；24、第四分层转向滚动轴；25、第二分层挤压滚动轴；26、第二树脂槽；27、第二张紧辊；28、第二树脂过滤网；29、第三树脂挤压辊；30、第四树脂挤压辊；31、第二薄膜上料滚筒；32、第二转向轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统，包括第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第一分层挤压滚动轴6、第一树脂槽7、第一张紧辊8、第一树脂过滤网9、第一树脂挤压辊10、第二树脂挤压辊11、第一薄膜上料滚筒12、第一转向轴13、滚压系统14、扫描打码装置15、多功能加热装置16、牵引装置17、自动裁切装置18、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20、传送履带21、第六上料滚筒22、第三分层转向滚动轴23、第四分层转向滚动轴24、第二分层挤压滚动轴25、第二树脂槽26、第二张紧辊27、第二树脂过滤网28、第三树脂挤压辊29、第四树脂挤压辊30、第二薄膜上料滚筒31、第二转向轴32，第一上料滚筒1的右侧依次设置有第二上料滚筒2和第三上料滚筒3，且第三上料滚筒3的右侧依次设置有第一分层转向滚动轴4和第二分层转向滚动轴5，第二分层转向滚动轴5的右侧依次设置有第一分层挤压滚动轴6、第一树脂槽7、第一张紧辊8和第一树脂过滤网9，第一树脂过滤网9的右侧依次设置有第一树脂挤压辊10和第二树脂挤压辊11，且第二树脂挤压辊11的右侧依次设置有第一薄膜上料滚筒12和第一转向轴13；

传送履带21设置于第一上料滚筒1、第二上料滚筒2和第三上料滚筒3的下侧，且传送履带21的下侧从左至右依次设置有第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22，传送履带21上面可搭载夹心材料蜂窝、泡沫，且夹心材料一般设计在纤维层之间，方便使用传送履带21对物料进行传输，第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22的尺寸相同，且第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22的转速与传送履带21的速度同步，第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22具备自动开卷功能；

第六上料滚筒22的右侧依次设置有第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24，且第四分层转向滚动轴24的右侧依次设置有第二分层挤压滚动轴25、第二树脂槽26、第二张紧辊27和第二树脂过滤网28，第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24的尺寸相同，且第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24均设置有三层，通过第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24使多层纤维布与树脂分层浸润，保证树脂与纤维完全的浸润，同时可调节第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24的位置，从而调节纤维层的走向和角度；第一分层挤压滚动轴6和第二分层挤压滚动轴25尺寸相同，且第一分层挤压滚动轴6和第二分层挤压滚动轴25均设置有三层，采用第一分层挤压滚动轴6和第二分层挤压滚动轴25的滚动挤压机构，强制性的让树脂和纤维快速的浸润；第一树脂槽7和第二树脂槽26内部可以放入不同类型树脂：环氧类、乙烯基类、不饱和类、聚氨子类、光固化类等等，便于纤维布的浸润；

第二树脂过滤网28的右侧依次设置有第三树脂挤压辊29和第四树脂挤压辊30，且第四树脂挤压辊30的右侧依次设置有第二薄膜上料滚筒31和第二转向轴32，第一树脂挤压辊10、第二树脂挤压辊11、第三树脂挤压辊29和第四树脂挤压辊30的尺寸相同，且第一树脂挤压辊10、第二树脂挤压辊11、第三树脂挤压辊29和第四树脂挤压辊30之间相互平行，过第一树脂挤压辊10、第二树脂挤压辊11、第三树脂挤压辊29和第四树脂挤压辊30将纤维布中多余的树脂挤压出来，调节压辊的间隙，保证树脂含量；第一薄膜上料滚筒12和第二薄膜上料滚筒31的尺寸相同，且第一薄膜上料滚筒12和第二薄膜上料滚筒31可装载哑光、亮光、花纹、耐温、透明等薄膜，利用第一薄膜上料滚筒12和第二薄膜上料滚筒31装载所需要的薄膜；滚压系统14设置于第一转向轴13和第二转向轴32的右侧，且滚压系统14的右侧依次设置有扫描打码装置15、多功能加热装置16、牵引装置17和自动裁切装置18。

本发明还提供一种燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型方法，包括以下步骤：

S1、将编织好的纤维织物料卷，按照产品设计好的铺层顺序，装载在于第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22上，第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22具备自动开卷功能，且其转速与传送履带21的速度同步；

S2、纤维布进过第一树脂槽7和第二树脂槽26和树脂浸润；针对不同性能的产品，第一树脂槽7和第二树脂槽26内部可以放入不同类型树脂：环氧类、乙烯基类、不饱和类、聚氨子类、光固化类等等；

S3、通过第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24使多层纤维布与树脂分层浸润，保证树脂与纤维完全的浸润，同时可调节第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24的位置，从而调节纤维层的走向和角度；

S4、采用第一分层挤压滚动轴6和第二分层挤压滚动轴25的滚动挤压机构，强制性的让树脂和纤维快速的浸润；

S5、通过第一树脂挤压辊10、第二树脂挤压辊11、第三树脂挤压辊29和第四树脂挤压辊30将纤维布中多余的树脂挤压出来，调节压辊的间隙，保证树脂含量，同时使树脂回流到第一树脂槽7和第二树脂槽26中，减少树脂损耗；

S6、纤维层被挤压后一般会有纤维丝絮掉落、用第一树脂过滤网9和第二树脂过滤网28保证回流到树脂槽中的树脂干净，无污染；

S7、根据产品外观和表面要求，利用第一薄膜上料滚筒12和第二薄膜上料滚筒31装载所需要的薄膜，例如哑光、亮光、花纹、耐温、透明等；

S8、通过第一转向轴13和第二转向轴32调整纤维层的走向和角度，保证纤维层最优角度顺利的进入滚压工序；

S9、通过滚压系统14递减式滚压的方法，逐步滚压产品中汽泡和多余树脂，控制产品厚度和树脂含量，达到要求状态；

S10、通过扫描打码装置15的红外扫描装置检测，检测滚压后的产品是否存在汽泡、表面纹路、异物、褶皱、色差等，并打码标识状态；

S11、通过多功能加热装置16用来辅助加热，该多功能加热装置16具备多种加热方式：电阻加热、红外加热、针对不同的固化体系的树脂；

S12、通过牵引装置17夹持产品向前运动，最后通过自动裁切装置18根据零件图纸将产品机械加工成需求状态。

综上，该燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统在使用时，首先可将编织好的纤维织物料卷，按照产品设计好的铺层顺序，装载在于第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22上，第一上料滚筒1、第二上料滚筒2、第三上料滚筒3、第四上料滚筒19、第五上料滚筒20和第六上料滚筒22具备自动开卷功能，且其转速与传送履带21的速度同步；然后布进过第一树脂槽7和第二树脂槽26和树脂浸润；针对不同性能的产品，第一树脂槽7和第二树脂槽26内部可以放入不同类型树脂：环氧类、乙烯基类、不饱和类、聚氨子类、光固化类等等；再过第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24使多层纤维布与树脂分层浸润，保证树脂与纤维完全的浸润，同时可调节第一分层转向滚动轴4、第二分层转向滚动轴5、第三分层转向滚动轴23和第四分层转向滚动轴24的位置，从而调节纤维层的走向和角度；

然后采用第一分层挤压滚动轴6和第二分层挤压滚动轴25的滚动挤压机构，强制性的让树脂和纤维快速的浸润；并且第一树脂挤压辊10、第二树脂挤压辊11、第三树脂挤压辊29和第四树脂挤压辊30将纤维布中多余的树脂挤压出来，调节压辊的间隙，保证树脂含量，同时使树脂回流到第一树脂槽7和第二树脂槽26中，减少树脂损耗；纤维层被挤压后一般会有纤维丝絮掉落、用第一树脂过滤网9和第二树脂过滤网28保证回流到树脂槽中的树脂干净，无污染；然后产品外观和表面要求，利用第一薄膜上料滚筒12和第二薄膜上料滚筒31装载所需要的薄膜，例如哑光、亮光、花纹、耐温、透明等；

通过第一转向轴13和第二转向轴32调整纤维层的走向和角度，保证纤维层最优角度顺利的进入滚压工序；通过滚压系统14递减式滚压的方法，逐步滚压产品中汽泡和多余树脂，控制产品厚度和树脂含量，达到要求状态；通过扫描打码装置15的红外扫描装置检测，检测滚压后的产品是否存在汽泡、表面纹路、异物、褶皱、色差等，并打码标识状态；通过多功能加热装置16用来辅助加热，该多功能加热装置16具备多种加热方式：电阻加热、红外加热、针对不同的固化体系的树脂；通过牵引装置17夹持产品向前运动，最后通过自动裁切装置18根据零件图纸将产品机械加工成需求状态，就这样完成整个燃料电池氢能汽车用热固性滚压成型系统的使用过程。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。