CN208558271U - 亚克力板的异形成型装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种亚克力板的异形成型装置，涉及亚克力板成型加工技术领域，其技术方案要点是包括机架和固定在机架上的底模，所述底模的凹面为抛物线回转而成的抛物面，底模的顶部沿周向向外延伸固定有环形的支撑板，底模的最低端为抛物线的顶点，底模位于顶点处设有抽气孔，抽气孔连接有抽负压的负压机构；在机架上固定有多个用于夹紧固定亚克力板的旋压机构。本实用新型解决了目前使用吹压成型亚克力板只能制作球面结构而不能生产具有光滑抛物面的异形板材的问题，有利于批量生产具有光滑抛物面的异形亚克力板。
Description
技术领域
本实用新型涉及亚克力板成型加工技术领域，更具体的说，它涉及一种亚克力板的异形成型装置。
背景技术
亚克力（Acrylic）是丙烯酸类和甲基丙烯酸类化学品的通称。亚克力板由甲基烯酸甲酯单体(MMA)聚合而成，即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材有机玻璃。亚克力板具有以下优点：透光性佳，可达92%以上；自重轻，是普通玻璃的一半；可塑性强，造型变化大；抗冲击力强，是普通玻璃的十六倍。因此，亚克力板具有广泛的应用。
现有技术参考申请公布号为CN107556679A的中国发明专利申请，其公开了一种环保亚克力板材及其生产工艺，包括以下步骤：(1)将甲基丙烯酸甲酯、过氧化二苯甲酰加入反应釜中加热聚合，得到聚合料；(2)将碳酸钙、高岭土、消泡剂、阻燃剂加入聚合料中混合均匀，得到混合料；(3)将混合料倒入模具中，加热聚合；(4)冷却、脱模。该申请制作的亚克力板材具有有意的机械性能和高阻燃性能，但存在以下不足：由于是将混合料倒入模具中进行加热聚合，每次都要等待一段时间冷却脱模，影响整体生产效率。
申请公布号为CN107244064A的中国发明专利申请，其公开了一种亚克力板的造型加工装置，包括底板，底板底部分布有支架，底板的上表面开设有加工槽，加工槽的一端穿出底板的一个侧面；所述的加工槽中开设有贯穿底板底面的通槽，通槽上可拆卸地装配有模板，模板上设置有模型槽；所述的底板上方设置有压头，压头内部设置有电热丝，压头可在垂直于底板的方向运动。本实用新型可通过更换压头以及与之配合的模具在亚克力板表面加工出不同的造型，但存在以下不足：当需要加工出较大轮廓直径的抛物线弧面时，压头底端与顶端有高度差，压头底端最先接触亚克力板进行下压，但周围的亚克力板此时没有受到压头压力，在压制过程中亚克力板容易出现薄厚不均的情况，影响最终成型后产品强度。
申请公布号为CN105128317A的中国发明专利申请，其公开了一种浴缸成型方法，包括以下步骤：a、提供加热装置对亚克力板进行加热软化；b、提供气压装置对加热软化的亚克力板实施变形作业，亚克力板边沿由夹持机构夹持，夹持区域范围内的板面无约束地自由初步变形成曲面板，夹持机构围成的区域边缘与成型模具的型腔沿口轮廓一致；c、将上述曲面板夹持固定于成型模具的型腔沿口处，连通成型模具型腔的真空环境实施吸附操作；d、解除夹持机构约束并脱模，取下成型件。该申请制作出来的浴缸成型件的壁厚较为均匀，但是存在以下不足，由于亚克力板加热后先无约束地自由初步变形成曲面板，这个变形量是自由变形，每次制作时变形量无法准确控制，如果变形量过大，那么在二次变形时曲面板会产生褶皱，这对于需要加工光滑曲面的亚克力板来说不适用。
如图1所示，为一种异形亚克力板，包括弧面形的凸盖11和一体设置在凸盖11周围的裙边12，凸盖11为抛物线回转而成的弧面。上述方式均不能生产出表面光滑的该种异形亚克力板。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种亚克力板的异形成型装置，能够快速生产出表面光滑的抛物线曲面的亚克力板。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种亚克力板的异形成型装置，包括机架和固定在机架上的底模，所述底模的凹面为抛物线回转而成的抛物面，底模的顶部沿周向向外延伸固定有环形的支撑板，底模的最低端为抛物线的顶点，底模位于顶点处设有抽气孔，抽气孔连接有抽负压的负压机构；在机架上固定有多个用于夹紧固定亚克力板的旋压机构。
通过采用上述技术方案，将亚克力板放到支撑板上并调节同轴设置，然后利用旋压机构将亚克力板边缘夹紧固定，对亚克力板进行加热软化，启动负压机构对底模的模腔抽真空。由于抽气孔位于底模的抛物面的顶点处，亚克力板在大气压力下向下凹陷时，各部分抽吸力度相同，使得亚克力板各部位均匀向下变形并紧贴在底模的抛物面上，从而形成表面光滑的具有抛物面轮廓的异形亚克力板。
本实用新型进一步设置为：所述抽气孔与底模连接处固设有多个弹性的复位片，复位片的顶面呈抛物线回转而成的弧面，复位片与底模横断面的抛物线相同，相邻两个复位片之间间隔形成隔缝。
通过采用上述技术方案，由于负压机构工作时，会在抽气孔处形成较大吸力，软化的亚克力板贴合底模的模腔时，亚克力板底部可能会在抽气孔处向下凸起，导致成型后的亚克力板不光滑。为了解决这个问题，局部亚克力板在抽气孔处在惯性作用下继续向下凸起变形，亚克力板带动复位片向下弯曲发生弹性变形，当此部分亚克力板受到复位片阻力停止移动时，复位片逐渐在弹性作用下恢复，复位片带动向下凸起的亚克力板向上移动并复原。由于复位片与底模模腔相适应，当亚克力板冷却后在抽气孔处形成光滑的弧面，没有凸起。
本实用新型进一步设置为：所述复位片为0.1-1mm厚的不锈钢片或铜片。
通过采用上述技术方案，不锈钢片或铜片容易加工成薄片状，并在此状态具有一定的强度，减小复位片在亚克力板的压力下多度变形损坏，延长使用寿命。
本实用新型进一步设置为：所述旋压机构包括固定在机架上的内部中空的缸体，缸体中竖直滑移连接有活塞杆，活塞杆的顶端固定有压爪，活塞杆位于缸体部分的两端分别固定有一个活塞；活塞杆位于两个活塞之间的部位沿径向固定有导向柱，在缸体内壁上设有螺旋形的导向槽，导向柱的端部伸入导向槽中并相对滑移，导向槽的两端圆周角为90度；缸体靠近下部活塞设有穿透侧壁连通内部空腔的第一进气孔，缸体中部靠近第一进气孔设有第一排气孔；缸体靠近上部活塞设有穿透侧壁连通内部空腔的第二进气孔，缸体中部靠近第二进气孔设有第二排气孔。
通过采用上述技术方案，当向第一进气孔通入气体时，下部活塞与缸体内部的压强逐渐增大，气体推动下部的活塞向上移动，活塞带动活塞杆向上移动；由于导向柱被导向槽限位导向，使得活塞杆向上移动的过程中进行转动，当导向柱移动到导向槽的最顶端时，活塞杆转动90度，固定在活塞杆顶端的压爪随之升高并转动90度；下部的活塞向上移动使得第一排气孔与第一进气孔连通，以便排出多余的气体，上部的活塞在移动过程中将上部活塞与缸体之间的气体挤压从第二排气孔排出。
当关闭第一进气孔的气源并向第二进气孔通入气体时，上部活塞与缸体内部的压强逐渐增大，气体推动上部的活塞向下移动，由于导向柱被导向槽限位导向，使得活塞杆在向下移动的过程中进行反向转动，当导向柱移动到导向槽的最低端时，活塞杆反向转动90度复位，固定在活塞杆顶端的压爪随之降低并反向转动90度复位；上部的活塞向下移动使得第二排气孔与第二进气孔连通，以便排出多余的气体，下部的活塞在移动过程中将下部活塞与缸体之间的气体挤压从第一排气孔排出。压爪旋转上升与支撑板远离，以便取放亚克力板；压爪回旋下降靠近支撑板，以便将亚克力板夹紧固定，操作快捷。
本实用新型进一步设置为：所述导向柱的端部设有滚珠。
通过采用上述技术方案，滚珠可以减小导向柱与导向槽之间的摩擦，使得导向柱沿着导向槽移动更顺畅。
本实用新型进一步设置为：所述缸体内部顶端固定有至少一个弹簧。
通过采用上述技术方案，上部的活塞向上移动时压缩弹簧储存弹性势能，当上部的活塞向下移动时，弹簧释放弹性势能推动活塞加速运动，活塞加速向下移动从而带动活塞杆上的压爪快速下压。
本实用新型进一步设置为：所述弹簧靠近上方活塞的一端连接有防扭组件，防扭组件包括与弹簧固定连接的底座和与底座水平转动连接的转盘。
通过采用上述技术方案，由于上部的活塞向上移动时进行一定角度的转动，因此上方的活塞与弹簧抵接时，活塞可能会带动弹簧发生扭转。通过设置防扭组件，上方的活塞向上移动时优先与转盘抵接，当活塞转动时，活塞带动转盘转动，底座可以不转，这样弹簧只在压力作用下压缩变形，减少了扭转的可能。
本实用新型进一步设置为：多个所述旋压机构沿底模周向均匀分布。
通过采用上述技术方案，旋压机构对亚克力板的压力均匀，防止软化的亚克力板受力不均导致变形不均匀。
本实用新型进一步设置为：所述负压机构包括真空泵和连接真空泵与抽气孔的气管。
通过采用上述技术方案，真空泵工作通过气管对底模抽真空，负压度好。
综上所述，本实用新型相比于现有技术具有以下有益效果：
1. 利用真空吸附和旋压机构可以在亚克力板软化后快速成型就有抛物面形状的异形亚克力板，表面光滑，质量高；
2. 复位片使得异形亚克力板在抽吸孔处也能保持光滑弧面，减小产生凸起的可能，提高外观质量；
3. 旋压机构的压爪可以快速旋转上升和下降，有利于迅速将亚克力板压紧固定，提高生产效率。
附图说明
图1为背景技术中异形亚克力板的结构示意图；
图2为实施例的整体结构的轴测图；
图3为显示机架内部结构在图2中A-A向的剖视图；
图4为凸显旋压机构内部结构而切除部分缸体的剖视图；
图5为凸显进气孔和排气孔在缸体的位置关系的剖视图；
图6为凸显防扭组件结构在图5中B部的放大图；
图7为显示异形亚克力板成型的状态图。
附图标记：1、异形亚克力板；11、凸盖；12、裙边；2、机架；21、安装板；3、底模；31、支撑板；32、抽气孔；33、复位片；4、旋压机构；41、压爪；42、缸体；421、第一气腔；422、中间腔；423、第二气腔；424、第一进气孔；4241、第一排气孔；425、第二进气孔；4251、第二排气孔；426、导向槽；43、活塞杆；431、导向柱；4311、滚珠；44、活塞；45、弹簧；46、防扭组件；461、转盘；462、底座；5、负压机构；51、真空泵；52、气管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：一种亚克力板的异形成型装置，如图2和图3所示，包括机架2，在机架2上方固定安装有底模3，底模3上开设有抽气孔32，抽气孔32连接有负压机构5，机架2上沿底模3周向安装有多个旋压机构4。将加热软化的亚克力平板放置在底模3上，然后利用旋压机构4将亚克力平板的四周边缘压紧固定，启动负压机构5对底模3内部的空腔抽真空，则软化的亚克力平板在大气压的作用下紧贴底模3吸附成型，待异形亚克力板1温度降低形状完全固定后将旋压机构4从异形亚克力板1的边缘分离，以便将异形亚克力板1从底模3上取下。
参考图2和图3，机架2整体呈顶部敞口的圆柱状，根据需要机架2也可以设计成其他形状，如长方体形。机架2可以采用不锈钢制作，具有较高的强度以提供稳定的支撑。在机架2的顶部敞口处沿周向水平向外延伸形成有安装板21。多个旋压机构4可以通过螺栓固定在安装板21上并均匀分布。
参考图2和图3，底模3的主体为凹陷的模腔，底模3的模腔面为抛物线回转而成的弧面，抛物线的轮廓可以根据异形亚克力板1的结构设计，如抛物线可以选择x2=2y。在底模3的顶部敞口处沿周向固定有环形的支撑板31，支撑板31可以通过螺栓与安装板21固定连接。为了使得支撑板31距离安装板21边缘各处距离相同，支撑板31与安装板21可以同轴设置。底模3的模腔顶部与支撑板31连接处圆角过渡处理，以防止在亚克力板成型时出现局部集中应力导致此处撕裂。
负压机构5包括真空泵51和用于连接真空泵51与抽气孔32的气管52，真空泵51可以通过螺栓固定在机架2底部。由于真空泵51工作时，会在抽气孔32处形成较大吸力，软化的亚克力板贴合底模3的模腔时，亚克力板底部会在抽气孔32处向下凸起，导致成型后的亚克力板不光滑。为了解决这个问题，在抽气孔32靠近底模3的模腔面处固定有多个复位片33，复位片33具有弹性，复位片33可以是0.1mm-1 mm的不锈钢片或铜片，复位片33的厚度最好选取0.5mm。复位片33呈抛物线形的弧面，抛物线与底模3的抛物线相同为x2=2y，抽气孔32的顶部圆心为抛物线的顶点。复位片33可以是3片、4片、5片、6片或更多，多个复位片33沿抽气孔32周向均匀分布。相邻两个复位片33之间间隔形成隔缝。
这样当真空泵51工作在抽气孔32处形成吸力时，软化的亚克力板在大气压下快速向下移动贴合底模3模腔，局部亚克力板在抽气孔32处在惯性作用下继续向下凸起变形，亚克力板带动复位片33向下弯曲发生弹性变形，当此部分亚克力板受到复位片33阻力停止移动时，复位片33逐渐在弹性作用下恢复，复位片33带动向下凸起的亚克力板向上移动并复原。由于复位片33与底模3模腔相适应，当亚克力板冷却后在抽气孔32处形成光滑的弧面，没有凸起。
参考图3和图4，旋压机构4包括固定在安装板21上的缸体42，在缸体42内部竖直设置有相对缸体42上下滑移的活塞杆43，活塞杆42位于缸体42内部固定有两个活塞44，活塞杆43的顶端伸出安装板21并固定连接有压爪41。结合图5，缸体42的内部中空，两个活塞44将缸体42内部分隔成由下至上依次设置的第一气腔421、中间腔422和第二气腔423；缸体42侧壁靠近第一气腔421开设有穿透侧壁的第一进气孔424，缸体42侧壁位于中间腔422下部设有穿透侧壁的第一排气孔4241；缸体42侧壁靠近第二气腔423开设有穿透侧壁的第二进气孔425，缸体42侧壁位于中间腔422上部设有穿透侧壁的第二排气孔4251。
参考图4和图5，缸体42内壁位于中间腔422处设有弧形的导向槽426，导向槽426自第一气腔421一端向第二气腔423一端螺旋上升，导向槽426两端的圆心角为90度。在活塞杆43的下部沿径向固定有导向柱431，导向柱431的端部伸入到导向槽426中并滑移连接。为了减小导向柱431与导向槽426之间的摩擦，在导向柱431的端部设有滚珠4311。
第一进气孔424和第二进气孔425分别通过管道连接外部的气源，管道上设有控制气体通道启闭的控制阀。当向第一进气孔424通入气体时，第一气腔421内部的压强逐渐增大，第一气腔421内的气体推动下部的活塞44向上移动，活塞44带动活塞杆43向上移动；由于导向柱431被导向槽426限位导向，使得活塞杆43在向上移动的过程中进行转动，当导向柱431移动到导向槽426的最顶端时，活塞杆43转动90度，固定在活塞杆43顶端的压爪41随之升高并转动90度；下部的活塞44向上移动使得第一排气孔4241与第一进气孔424连通，以便排出多余的气体，上部的活塞44在移动过程中将第二气腔423中的气体挤压从第二排气孔4251排出。
当关闭第一进气孔424的气源并向第二进气孔425通入气体时，第二气腔423内部的压强逐渐增大，第二气腔423内的气体推动上部的活塞44向下移动，由于导向柱431被导向槽426限位导向，使得活塞杆43在向下移动的过程中进行反向转动，当导向柱431移动到导向槽426的最低端时，活塞杆43反向转动90度复位，固定在活塞杆43顶端的压爪41随之降低并反向转动90度复位；上部的活塞44向下移动使得第二排气孔4251与第二进气孔425连通，以便排出多余的气体，下部的活塞44在移动过程中将第一气腔421中的气体挤压从第一排气孔4241排出。
参考图5和图6，为了加速压爪41旋转向下移动复位，在缸体42内部顶端固定有弹簧45，弹簧45可以有多个沿活塞杆43周向分布，弹簧45也可以有一个并套设在活塞杆43外侧。上部的活塞44向上移动时压缩弹簧45储存弹性势能，当上部的活塞44向下移动时，弹簧45释放弹性势能推动活塞44加速运动。
由于上部的活塞44向上移动时进行一定角度的转动，因此活塞44与弹簧45抵接时，活塞44可能会带动弹簧45发生扭转。为了降低这种扭转对弹簧45的损害，在弹簧45靠近上部活塞44的一端固定有防扭组件46。防扭组件46包括与弹簧45固定连接的底座462和转动连接在底座462上的转盘461，转盘461与底座462可以通过轴承转动连接。上部的活塞44向上移动时优先与转盘461抵接，当活塞44转动时，活塞44带动转盘461转动，底座462可以不转，这样弹簧45只在压力作用下压缩变形，减少了扭转的可能。
该亚克力板的异形成型装置使用方法如下：
将与环形的支撑板31轮廓相适应的预制亚克力板放置到支撑板31上，调节移动使得预制亚克力板与支撑板31同轴放置。
然后向第二进气孔425吹入高压气体，使得压爪41向下旋压移动并将亚克力板的边缘压紧固定在支撑板31上，对亚克力板使用外部加热工具进行加热软化，软化温度可以为110℃-130℃，优选120℃。
然后启动真空泵51抽真空，真空度为-0.3～-0.5MPa，软化后的亚克力板在外部大气压作用下贴合底模3，如图7所示。当亚克力板冷却后，停止向第二进气孔425吹气，并向第一进气孔424吹气，使得压爪41向上旋转移动从亚克力板边缘脱开，取下成型的异形亚克力板1即可。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种亚克力板的异形成型装置，包括机架(2)和固定在机架(2)上的底模(3)，其特征在于：所述底模(3)的凹面为抛物线回转而成的抛物面，底模(3)的顶部沿周向向外延伸固定有环形的支撑板(31)，底模(3)的最低端为抛物线的顶点，底模(3)位于顶点处设有抽气孔(32)，抽气孔(32)连接有抽负压的负压机构(5)；在机架(2)上固定有多个用于夹紧固定亚克力板的旋压机构(4)。
2.根据权利要求1所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述抽气孔(32)与底模(3)连接处固设有多个弹性的复位片(33)，复位片(33)的顶面呈抛物线回转而成的弧面，复位片(33)与底模(3)横断面的抛物线相同，相邻两个复位片(33)之间间隔形成隔缝。
3.根据权利要求2所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述复位片(33)为0.1-1mm厚的不锈钢片或铜片。
4.根据权利要求1所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述旋压机构(4)包括固定在机架(2)上的内部中空的缸体(42)，缸体(42)中竖直滑移连接有活塞杆(43)，活塞杆(43)的顶端固定有压爪(41)，活塞杆(43)位于缸体(42)部分的两端分别固定有一个活塞(44)；活塞杆(43)位于两个活塞(44)之间的部位沿径向固定有导向柱(431)，在缸体(42)内壁上设有螺旋形的导向槽(426)，导向柱(431)的端部伸入导向槽(426)中并相对滑移，导向槽(426)的两端圆周角为90度；缸体(42)靠近下部活塞(44)设有穿透侧壁连通内部空腔的第一进气孔(424)，缸体(42)中部靠近第一进气孔(424)设有第一排气孔(4241)；缸体(42)靠近上部活塞(44)设有穿透侧壁连通内部空腔的第二进气孔(425)，缸体(42)中部靠近第二进气孔(425)设有第二排气孔(4251)。
5.根据权利要求4所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述导向柱(431)的端部设有滚珠(4311)。
6.根据权利要求4所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述缸体(42)内部顶端固定有至少一个弹簧(45)。
7.根据权利要求6所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述弹簧(45)靠近上方活塞(44)的一端连接有防扭组件(46)，防扭组件(46)包括与弹簧(45)固定连接的底座(462)和与底座(462)水平转动连接的转盘(461)。
8.根据权利要求1所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：多个所述旋压机构(4)沿底模(3)周向均匀分布。
9.根据权利要求1所述的亚克力板的异形成型装置，其特征在于：所述负压机构(5)包括真空泵(51)和连接真空泵(51)与抽气孔(32)的气管(52)。
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