1.本技术涉及模具领域，特别涉及一种成型碳纤维的加热组件。
背景技术：
2.碳纤维拥有强度大，硬度高的材质特点，其强度和硬度远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。碳纤维制品通常有碳纤布通过预浸工艺形成预浸碳纤维布，并通过对预浸碳纤维布的加工形成最终成品。
3.目前碳纤维制品在工业上一般采用热压工艺或者模压工艺，一般包括以下工序：切割(将预浸碳纤维布裁切成适当的形状)，预浸料加热塑形(在较低的加热温度75℃以下和较低的压力0.1mpa下加热塑形预浸碳纤维布使之能够贴合最终模具表面)，最终模压成型(利用高温130℃-150℃和高压3mpa-10mpa下完全成型，在此过程中，还能加入树脂进一步提升该碳纤维制品的性能)。现有的加热组件具有以下缺点：只能对工件(预浸碳纤维布)整体进行加热，加热效率低，能源浪费大，并且生产效率急剧降低，在加热后在进行模压等操作，工序复杂成本高是本领域的技术人员需要解决的问题。
技术实现要素：
4.本技术的一个目的在于提供一种加热效率高、生产效率高的成型碳纤维的加热组件。
5.为达到以上目的，本技术采用的技术方案为：
6.一种成型碳纤维的加热组件，安装在注塑模具内，所述加热组件沿开合模方向设置在后模上，所述加热组件包括预压加热部和增压加热部，所述预压加热部适于压紧工件外侧沿周向环绕设置的废料区，并加热所述废料区；所述工件上设置有深槽区，所述废料区上设置有变形区，所述变形区相对于所述深槽区沿径向向外设置，所述增压加热部适于压紧并加热所述变形区，所述增压加热部的输出温度高于所述预压加热部的输出温度。
7.进一步优选，所述加热组件包括升温模块，所述升温模块内包括所述预压加热部和所述增压加热部，且所述预压加热部沿径向向外设置在所述增压加热部的外部，所述升温模块具有多组并设置于所述废料区及所述变形区上。
8.进一步优选，所述升温模块具有壳体，所述壳体的底部包括外圈和内圈，所述内圈向下凸出并与所述外圈形成台阶面，所述外圈设置所述预压加热部，所述内圈设置所述增压加热部；所述内圈上套设有可更换地导热环，所述导热环的顶部适于抵触所述内圈的底部，所述导热环的底部和所述增压加热部的底部适于抵触并加热所述工件。
9.进一步优选，所述壳体内设置有容纳腔，所述容纳腔内填充有保温液，所述容纳腔内沿上下方向可活动地设置有增温管，所述容纳腔包括相互连通的第一导热腔和第二导热腔，所述内圈的内壁适于界定所述第一导热腔，所述外圈的内壁适于界定所述第二导热腔，所述第一导热腔横截面的内径为d1，所述第二导热腔横截面的内径为d2，所述增温管的外
径为d3，满足d2＞d1≥d3；当加热所述废料区时，所述增温管适于侵入所述第二导热腔内，并加热所述保温液；当需要加热所述变形区时，所述增温管适于向下运动并侵入所述第一导热腔内，直到所述增温管抵触所述内圈的底壁，所述增温管适于推动所述第一导热腔内的所述保温液进入所述第二导热腔中。
10.进一步优选，所述增温管的底部沿径向向内收缩形成让位部，当需要加热所述变形区时，所述第一导热腔中的所述保温液适于沿所述让位部的外壁流动并流入所述第二导热腔内。
11.进一步优选，所述壳体的顶部沿轴向开设有控制孔，所述控制孔适于连通所述容纳腔；所述增温管的顶部设置有控制杆和增压块，所述控制杆适用于连接所述增温管和所述增压块，所述控制杆适于穿过所述控制孔，驱动组件适于通过驱动所述增压块向下运动；所述控制杆从上到下依次套设有隔热垫和密封垫，所述密封垫的外壁适于与所述控制孔的内壁形成密封结构，并可沿所述控制孔的轴向运动，所述隔热垫的外侧与所述控制孔的内壁固定连接，所述隔热垫与所述增压块之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧套设于所述控制杆上。
12.进一步优选，所述加热组件还包括固定座，所述固定座安装在所述后模上，所述固定座的内壁沿上下方向设置有固定腔，所述升温模块通过所述固定腔安装在所述后模上，所述固定腔的内壁上设置有保温层，所述保温层适于控制所述升温模块的温度流失。
13.进一步优选，所述加热组件包括加热管，所述加热管具有多组并设置在所述废料区上，且所述加热管与所述升温模块分体设置，并适于加热所述废料区。
14.与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
15.(1)由于设置了预压加热部和增压加热部，其中预压加热部适于加热沿工件外侧沿周向环绕设置的废料区，增压加热部适于加热在废料区上设置的变形区，并且变形区相对于深槽区沿径向向外设置，从而使得废料区及变形区的预浸碳纤维布软化，从而方便该预浸碳纤维布在废料区和变形区发生变形，从而方便后续的模压；
16.(2)并且由于设置了预压加热部和增压加热部，其中增压加热部的输出温度高于预压加热部的输出温度，不仅可以使废料区的预浸碳纤维布软化，也可以使变形区的预浸碳纤维布进一步软化，从而方便使预浸碳纤维布在废料区及变形区进行变形、延伸、拉薄，从而减少对成型的工件的质量影响，防止由于深槽区的设置，导致工件生产质量差的问题；
17.(3)相较于传统工艺，采用预压加热部和增压加热部的模具，由于加热面积小，因此节约了大量的能量，并且也不用开设另外的模具用于加热塑形工艺，减少了加工成本，另外减少了工艺步骤，降低了生产时间，优化了生产工序，使利用该注塑模具的碳纤维制品更易生产，并且生产质量更高。
附图说明
18.图1为本技术的注塑模具的一种实施例的示意图，展示了前模、后模和工件；
19.图2为本技术的注塑模具的一种实施例的工件的示意图；
20.图3a为本技术的注塑模具的一种实施例的工件的示意图，展示了变形区和废料区；
21.图3b为本技术的注塑模具的一种实施例的工件的示意图，展示了深槽区；
22.图4为本技术的注塑模具的一种实施例的工件的局部放大图；
23.图5为本技术的注塑模具的一种实施例的示意图，展示了加热组件；
24.图6为本技术的注塑模具的一种实施例的局部放大图；
25.图7为本技术的注塑模具的一种实施例的a位置的局部放大图，展示了加热槽；
26.图8a为本技术的注塑模具的一种实施例的截面剖视图，展示了还未关模状态；
27.图8b为本技术的注塑模具的一种实施例的截面剖视图，展示了增压加热组件工作；
28.图8c为本技术的注塑模具的一种实施例的截面剖视图，展示了完全关模状态；
29.图9为本技术的注塑模具的一种实施例的加热组件的爆炸图，展示了固定座；
30.图10为本技术的注塑模具的一种实施例的升温模块的示意图，展示了内圈和外圈；
31.图11为本技术的注塑模具的一种实施例的升温模块的轴测图；
32.图12为本技术的注塑模具的一种实施例的壳体的剖视图，展示了隔热垫；
33.图13为本技术的注塑模具的一种实施例的升温模块的剖视图；
34.图14为本技术的注塑模具的一种实施例的升温模块的剖视图，展示了增温管侵入第一导热腔；
35.图15为本技术的注塑模具的一种实施例的升温模块的剖视图，展示了让位部；
36.图16为本技术的注塑模具的一种实施例的升温模块的剖视图，展示了增温管侵入第一导热腔。
37.图中：1、前模；2、后模；3、型腔；4、加热组件；41、升温模块；411、预压加热部；412、增压加热部；413、壳体；4131、内圈；4132、外圈；4133、导热环；4134、容纳腔；4135、第一导热腔；4136、第二导热腔；4137、控制孔；414、增温管；4141、让位部；4142、控制杆；4143、增压块；4144、隔热垫；4145、密封垫；4146、复位弹簧；42、加热管；43、固定座；431、固定腔；100、工件；101、废料区；1011、变形区；1012、加热槽；102、深槽区；103、工件本体。
具体实施方式
38.下面，结合具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本技术和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本技术的具体保护范围。
40.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
41.本技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.加工成型后的工件100如图2至图4所示，包括工件本体103和深槽区102，深槽区102向下凸出于工件本体103设置，并使深槽区102的底部和工件本体103具有一定的高度差。
43.本技术的发明人开发了一种成型碳纤维的加热组件4，其一种实施例如图1至图16所示，安装在模具内，模具包括前模1和后模2，前模1和后模2之间界定有一适于成型工件的型腔3，包括：
44.加热组件4，加热组件4沿开合模方向设置在后模2上(在这个具体的实施例中，开合模方向为上下方向如图1所示)，加热组件4包括预压加热部411和增压加热部412，预压加热部411适于压紧工件100外侧沿周向环绕设置的废料区101，并加热废料区101；工件100上设置有深槽区102，废料区101上设置有变形区1011，变形区1011相对于深槽区102沿径向向外设置，增压加热部412适于压紧并加热变形区1011，增压加热部412的输出温度高于预压加热部411的输出温度。
45.易于理解的是，上述工件100指的是预浸碳纤维布，经过预浸处理的碳纤维布其在高温下会出现一定的软化，从而使该碳纤维布能更加贴合模具表面。另外变形区1011相对于深槽区102沿径向向外设置指的是，深槽区102的外部沿径向向外设置有变形区1011，通过变形区1011内的预浸碳纤维布的加热变形，从而成型该深槽区102。设置该变形区1011并加热该变形区1011是为了方便工件100(预浸布)能更加方便和容易地成型深槽区102，由于深槽区102的深度较深(通常在50mm以上)，如果不进一步加热变形区1011，从而使变形区1011进一步软化，从而增加其变形程度，容易造成深槽区102壁厚减少，并且也会导致工件100表面在深槽区102附近没有足够变形使之无法完全抵触型腔3的内壁，造成成型后的工件100质量差的问题。
46.其中图2表示了加工成型前的工件100(碳纤维布)上的各个区域，与加工成型后的工件100上各个区域的对应关系。在进行碳纤维注塑成型工艺前的工件100(碳纤维布)如图3a所示，为经过预浸工艺的碳纤维布，其上设置废料区101，变形区1011(图3a中虚线框位置)以及工件本体103；如图3b展示了进行注塑成型工艺后的工件100，其在模具及树脂硬化后形成的工件100，其上也包括了废料区101、变形区1011、深槽区102以及工件本体103。其中深槽区102的深度在50mm以上，深槽区102向下突出于工件本体103设置。图4中的虚线框分别展示了变形区1011和深槽区102，虽然变形区1011也具有一定的深度，并且其变形较大，由于其设置在废料区101，在加工完成后会被切割掉(或者通过磨削等去材料的加工方式去除)，因此即使变形区1011变形较大，也不会影响工件本体103以及深槽区102的强度。
47.相较于传统的两步法碳纤维注塑工艺，其要先进行加热塑形工艺后，再进行注塑模压工艺，其原因在于，对于具有深槽区102(其深度一般在50mm以上)的工件100，其要保持工件100贴合型腔3内壁比较困难，工件100为经过预浸工艺的碳纤维布，很难保持碳纤维布具有张紧力的同时，仅依靠前模1和后模2的抵触，从而使碳纤维布完全贴近型腔3的内壁。并且由于深槽区102的深度较大，要使碳纤维布完全贴合型腔3的内壁更加困难，更为重要的是，未加热的预浸碳纤维布很难出现变形，因此保持贴合状态极为困难。因此本技术的发明人开发了一种注塑成型模具，其设置有预压加热部411适于加热工件100上的废料区101，方便在废料区101出现变形，从而使碳纤维布在模具上处于张紧状态，并也能利于变形，并且减少了能源的消耗，更加重要的是，对于造型较为复杂的具有深槽区102的工件100，设置
增压加热部412，其输出的热量更大，使碳纤维布的软化程度更大，从而增加碳纤维布在变形区1011的软化程度，从而更方便的成型该深槽区102。如果不设置增压加热部412，虽然碳纤维布在前模1和后模2的关模过程中，仍能出现变形，但是对于结构较为复杂、具有深槽区102的工件100，由于变形程度不够，不能完全使之贴合型腔3的内壁，更加重要的是，设置增压加热部412和预压加热部411可以节省能源，不需要均匀加热整个碳纤维布，使废料区101在成型工件100的不同位置时，具有不同的加热温度，从而满足不同程度的变形需求，节约能源的同时，增加生产效率，减少成本支出，并加快成型工艺。图8a展示了预压加热部411工作时，图8b展示了增压加热部工作状态，图8c展示了在关模状态下，碳纤布被模压成型。
48.利用本技术的加热组件4的模具成型碳纤维制品，其具有以下优点：
49.(1)由于设置了预压加热部411和增压加热部412，其中预压加热部411适于加热沿工件100外侧沿周向环绕设置的废料区101，增压加热部412适于加热在废料区101上设置的变形区1011，并且变形区1011相对于深槽区102沿径向向外设置，从而使得废料区101及变形区1011的预浸碳纤维布软化，从而方便该预浸碳纤维布在废料区101和变形区1011发生变形，从而方便后续的模压；
50.(2)并且由于设置了预压加热部411和增压加热部412，其中增压加热部412的输出温度高于预压加热部411的输出温度，不仅可以使废料区101的预浸碳纤维布软化，也可以使变形区1011的预浸碳纤维布进一步软化，从而方便使预浸碳纤维布在废料区101及变形区1011进行变形、延伸、拉薄，从而减少对成型的工件100的质量影响，防止由于深槽区102的设置，导致工件100生产质量差的问题；
51.(3)相较于传统工艺，采用预压加热部411和增压加热部412的模具，由于加热面积小，因此节约了大量的能量，并且也不用开设另外的模具用于加热塑形工艺，减少了加工成本，另外减少了工艺步骤，降低了生产时间，优化了生产工序，使利用该注塑模具的碳纤维制品更易生产，并且生产质量更高。
52.进一步优选，如图5和图13所示，加热组件4包括升温模块41，升温模块41内包括预压加热部411和增压加热部412，且预压加热部411沿径向向外设置在增压加热部412的外部，升温模块41具有多组并设置于废料区101及变形区1011上。
53.如图8a所示，预压加热部411适于压紧并加热工件100的废料区101，从而使废料区101的碳纤维布软化，方便其进行后续操作，值得一提的是，图8a仅表示其中一个横截面的状态，后模2上有排列有多个升温模块41如图5所示；如图8b所示，增压加热部412适于压紧并加热工件100，并进一步加热变形区1011，由于增压加热部412的输出温度高于预压加热部411的输出温度，因此变形区1011的温度也会高于废料区101的温度，从而使变形区1011的变形程度更大，更容易成型深槽区102，并且节省了能源浪费。
54.由于预压加热部411沿径向向外设置在增压加热部412的外部，并且变形区1011设置在废料区101上，因此变形区1011先经过了预压加热部411的加热升温，从而具有一定的初始温度，因此后续采用增压加热部412贴近变形区1011，其升温速度更快，进一步降低了能源损耗。
55.进一步优选，如图10和图11所示，升温模块41具有壳体413，壳体413的底部包括外圈4132和内圈4131，内圈4131向下凸出并与外圈4132形成台阶面，外圈4132设置预压加热部411，内圈4131设置增压加热部412；内圈4131上套设有可更换地导热环4133，导热环4133
的顶部适于抵触内圈4131的底部，导热环4133的底部和增压加热部412的底部适于抵触并加热工件100。
56.在壳体413的底部设置外圈4132和内圈4131，并使内圈4131向下凸出并与外圈4132形成台阶面，外圈4132设置预压加热部411，内圈4131设置增压加热部412，这种结构有两点好处，其一是增加增压加热部412的接触面积，从而使内圈4131的侧壁也可以加热导热环4133，减少热量的浪费；其二是通过更换不同大小、尺寸的导热环4133针对需要加工的工件100的形状不同，从而控制预压加热部411输出的加热量，对不同工件100的不同深槽区102深度进行适应性调整。
57.进一步优选，如图13至图14所示，壳体413内设置有容纳腔4134，容纳腔4134内填充有保温液，容纳腔4134内沿上下方向可活动地设置有增温管414，容纳腔4134包括相互连通的第一导热腔4135和第二导热腔4136，内圈4131的内壁适于界定第一导热腔4135，外圈4132的内壁适于界定第二导热腔4136，第一导热腔4135横截面的内径为d1，第二导热腔横截面4136的内径为d2，增温管414的外径为d3，满足d2＞d1≥d3；当加热废料区101时，增温管414适于侵入第二导热腔4136内，并加热保温液；当需要加热变形区1011时，增温管414适于向下运动并侵入第一导热腔4135内，直到增温管414抵触内圈4131的底壁，增温管414适于推动第一导热腔4135内的保温液进入第二导热腔4136中。在这个具体的实施例中，保温液可以为油液。如图13和图15展示了升温模块41用于加热废料区101的状态，其中增温管414位于第二导热腔4136内；其中图14和图16展示了升温模块41用于加热变形区1011的状态，其中增温管414侵入第一导热腔4135内，且所述增温管414的底部适于抵触内圈4131的底壁。
58.内圈4131的内壁适于界定第一导热腔4135，外圈4132的内壁适于界定第二导热腔4136，可以减少加热部件的设置，从而实现利用一个增温管414，同时形成两种不同温度的作用。易于理解的是，增温管414为具有加热作用的元件，比如在内可以设置加热丝等加热结构，当加热废料区101即预压加热部411工作时，增温管414适于处在第二导热腔4136中，通过加热第二导热腔4136中的保温液，通过保温液加热预压加热部411，从而使导热环4133上能输出热量到工件100上，当然易于理解的是，由于预压加热部411和增压加热部412一体成型，因此保温液的温度也会传导导增压加热部412上，从而使增压加热部412也具有一定的初始温度，减少能量浪费的同时，对工件100上的废料区101进行加温，并且对变形区1011进行预热。当需要加热变形区1011时，通过驱动组件驱动增温管414向下运动，从而使增温管414逐步侵入第一导热腔4135中，并最终使增温管414抵触内圈4131的底壁，由于增温管414的温度一定高于保温液的温度，因此当其直接抵触内圈4131时，可以使内圈4131的温度急剧升高，并且由于增温管414上设置有驱动力，因此其接触内圈4131的力越大，压紧程度越高，传输的热量也越多，因此可以控制变形区1011的软化程度，并且能够输出更多的热量，更加方便与变形区1011的软化。
59.另外控制第一导热腔4135横截面的内径为d1，第二导热腔横截面4136的内径为d2，增温管414的外径为d3，满足d2＞d1≥d3，使第二导热腔4136与增温管414之间存在间隙，方便储存保温液，从而形成不同的温度范围，当d1＝d3时，增温管414的外壁适于抵触第一导热腔4135的内壁，从而使内圈4131沿轴向向上的外壁上也能输出较高的热量，从而通过导热环4133传递导废料区101，使废料区101的温度也能得到一定程度的提升。
60.进一步优选，如图15和图16所示，增温管414的底部沿径向向内收缩形成让位部4141，当需要加热变形区1011时，第一导热腔4135中的保温液适于沿让位部4141的外壁流动并流入第二导热腔4136内。
61.在增温管414的底部沿径向向内收缩形成让位部4141，是为了方便保温液的流动，当沿轴向向下的驱动力驱动增温管414向下运动时，由于设置了让位部4141，因此原先位于第一导热腔4135中的保温液更方便地沿让位部4141流动并流出至第二导热腔4136中，防止由于保温液流动不畅，导致过大需要过大的驱动力才能驱动增温管414向下运动。
62.进一步优选，如图11和图12所示，壳体413的顶部沿轴向开设有控制孔4137，控制孔4137适于连通容纳腔4134；增温管414的顶部设置有控制杆4142和增压块4143，控制杆4142适用于连接增温管414和增压块4143，控制杆4142适于穿过控制孔4137，驱动组件适于通过驱动增压块4143向下运动；控制杆4142从上到下依次套设有隔热垫4144和密封垫4145，密封垫4145的外壁适于与控制孔4137的内壁形成密封结构，并可沿控制孔4137的轴向运动，隔热垫4144的外侧与控制孔4137的内壁固定连接，隔热垫4144与增压块4143之间设置有复位弹簧4146，复位弹簧4146套设于控制杆4142上。
63.易于理解的是，隔热垫4144除了可以隔容纳腔4134中的热量流失外，由于其与控制孔4137的内壁固定连接，因此其还可以限制密封垫4145的最大轴向向上移动的距离，如图14和图16所示，当隔热垫4144的底部抵触密封垫4145的顶部时，密封垫4145适于位于最大轴向向上移动的位置。
64.设置增压块4143、控制杆4142、复位弹簧4146以及隔热垫4144和密封垫4145，可以减少热量的流失，并且方便驱动组件通过驱动增压块4143实现对增温管414沿轴向的运动控制，使其能侵入第一导热腔4135内，或者处于第二导热腔4136内，从而使得增压加热部412输出更高的温度从而加热变形区1011，或者使预压加热部411输出较低的温度从而加热废料区101。
65.进一步优选，如图9所示，加热组件4还包括固定座43，固定座43安装在后模2上，固定座43的内壁沿上下方向设置有固定腔431，升温模块41通过固定腔431安装在后模2上，固定腔431的内壁上设置有保温层，保温层适于控制升温模块41的温度流失。
66.设置固定座43是为了更方便的固定升温模块41，并且方便在固定座43内连接电线，使这些电线隐藏在固定座43内，并且更方便通过固定座43的拆装整个加热组件4，实现更好的替换性，方便后续的维修。
67.进一步优选，加热组件4包括加热管42，加热管42具有多组并设置在废料区101上，且加热管42与升温模块41分体设置，并适于加热废料区101。值得一提的是，加热管42加热的位置位于工件100上的加热槽1012，为了进一步增加废料区101的加温效果，因此在废料区101上设置加热槽1012，方便于加热管42的加热，分体设置加热管42是为了根据工件100的形状不同，深槽区102的形状不同，从而更方便的布置不同数量和位置的加热管42，以满足废料区101软化的需要。
68.以上描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。