CN102407650B - 一种复合材料0°铺层的成形方法及装置 - Google Patents
一种复合材料0°铺层的成形方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种复合材料0°铺层的成形方法及装置，将预浸带与背衬纸分离，压辊在气缸的作用下将预浸带压在芯模表面，旋转铺带头，使铺层方向与芯模的轴线成0角度，在程序的控制下铺带头沿芯模轴线方向运动，在压辊的压力下将预浸带铺叠在芯模表面。在将铺完一个行程时，通过气动切割刀将预浸带剪断，铺完一个行程。然后铺带头旋转180°，芯模旋转一个角度使得芯模表面前进一个预浸带的宽度，然后重复上述步骤在芯模表面进行0°的连续铺放。本发明提出了芯模表面0°铺层的自动铺带成型的方法和装置，替代了手工铺叠预浸布成型0°铺层的方法，提高成型效率、降低废料率；同时由于采用预浸带，含胶量容易控制，确保产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料成形领域，特别涉及一种复合材料0°铺层的成形方法及装置。
背景技术
复合材料尤其是碳纤维复合材料具有轻质高强度、高结构刚度的优点，应用越来越广泛。例如运载器与有效载荷的连接过渡段、喷管、机载雷达罩等。目前，复合材料的主要制造方法包括预浸布手工铺叠和纤维缠绕成型。手工铺叠主要将预浸布按照需要的尺寸将其逐层铺叠在模具上，手工铺叠可以实现0角度方向的铺叠，但是废料率高、生产效率低且质量不稳定；纤维缠绕成型不易密排、缠绕角设计困难、不能实现等厚度缠绕，尤其是不能进行0角度方向的纤维缠绕，除非进行挂钩缠绕，必须辅以其他成型手段(如手工铺叠)才能保证0角度方向铺层，达到性能要求。
自动铺带技术是进行发展较快的复合材料自动化成型加工技术，采用带有隔离衬纸的单向预浸带，其剪裁、定位、铺叠、辊压均采用数控技术完成，由自动铺带机完成，可以实现多种方向自动铺叠，高效低成本。但现有自动铺带机采用等带宽预浸带，多用于翼面、壁板等小曲率构成成型，无法利用自动铺带技术进行芯模表面0角度铺层成型。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合材料0°铺层的成形方法及装置，通过压辊施加应力、接触成形实现0°铺层，改善制品纵向刚度。解决手工铺叠预浸布工艺废料率高、生产效率低且质量不稳定等问题。
为解决上述技术问题，所述的复合材料0°铺层的成形方法，其特征在于由以下步骤组成：
(1)、启动收纸卷的转动电机，将预浸带与背衬纸分离；分离后的预浸带穿过气动切割刀，停在压辊下方；
(2)、压辊在气缸的作用下将预浸带压在芯模表面；
(3)、在程序的控制下旋转铺带头，使铺层方向与芯模的轴线成0角度；
(4)、在程序的控制下铺带头沿芯模轴线方向运动，在压辊的压力下将预浸带铺叠在芯模表面；
(5)、在将铺完一个行程时，在程序的控制下通过气动切割刀将预浸带剪断；
(6)、铺完一个行程后，铺带头旋转180°，芯模旋转一个角度使得芯模表面前进一个预浸带的宽度，然后重复上述步骤在芯模表面进行0°的连续铺放。
其中，所述压辊的压力由压辊的气缸提供，与芯模表面的曲率无关。
其中，所述铺带头沿芯模轴线方向运动，在压辊的压力下将预浸带铺叠在芯模表面时，预浸带卷在程序的控制下提供可知稳定的预加张力。
一种用于实施复合材料0°铺层的成形方法的装置，其特征在于：
包括预浸带卷、气动切割刀、压辊、压辊气缸、收纸卷、铺带头总框架和铺带头转轴；所述预浸带卷、气动切割刀、压辊、压辊气缸和收纸卷均安装在所述铺带头总框架上；
在所述预浸带卷和气动切割刀之间设有第一传送滚轮和靠近气动切割刀的第二传送滚轮，所述气动切割刀与第一传送滚轮的底端、第二传送滚轮的底端处于一条直线上，从所述预浸带卷伸出的预浸带经过第一传送滚轮和第二传送滚轮的底部进入气动切割刀内；
所述收纸卷设置在所述传送滚轮和气动切割刀之间的上方，所述预浸带的上方粘结有背衬纸，背衬纸在第二传送滚轮从预浸带分离，分离后的背衬纸通过设置在第二传送滚轮上方的第三传送滚轮与所述收纸卷连接，其分离方向与预浸带运动方向垂直，在所述收纸卷的收取电机的动力下分离背衬纸，同时拖动分离后的预浸带进入气动切割刀内；
所述压辊和压辊气缸设置在气动切割刀的预浸带出口处，所述压辊在压辊气缸的作用下将伸出的预浸带压在芯模表面上；
所述铺带头转轴设置在铺带头总框架的后端，用于旋转铺带头使铺层方向与芯模的轴线成0角度。
其中，所述预浸带卷下方设置有转动电机，在实施铺层过程中该转动电机为刹车电机，给预浸带提供可知稳定的预加张力。
与现有技术相比，本发明复合材料0°铺层的成形方法及装置具有如下优点：
1、通过对等宽预浸带进行分离背衬纸、压辊应力铺层、切割等，提出了芯模表面0°铺层的自动铺带成型的方法和装置，替代了手工铺叠预浸布成型0°铺层的方法，提高成型效率、降低废料率；
2、成形压力由程序控制，与芯模表面的曲面形状无关；
3、可以适用较宽预浸带(30-50mm)，提高成形效率；
4、由于采用预浸带，含胶量容易控制，确保产品质量。
附图说明
图1为本发明复合材料0°铺层的成形方法的流程图。
图2为本发明复合材料0°铺层的成形装置的结构示意图。
图中：1、预浸带卷，2、气动切割刀，3、压辊，4、压辊气缸，5、收纸卷，6、铺带头总框架，7、铺带头转轴，8、第一传送滚轮，9、第二传送滚轮，10、第三传送滚轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明复合材料0°铺层的成形方法的流程图。该流程开始于步骤101。然后，在步骤102，启动收纸卷的转动电机，将预浸带与背衬纸分离；分离后的预浸带穿过气动切割刀，停在压辊下方。
在步骤103，压辊在气缸的作用下将预浸带压在芯模表面；压辊的压力由压辊的气缸提供，与芯模表面的曲率无关。
在步骤104，在程序的控制下旋转铺带头，使铺层方向与芯模的轴线成0角度。本发明通过设置在铺带头总框架后端的铺带头转轴调整铺带头总框架的角度，使得使铺层方向与芯模的轴线成0角度。
在步骤105，在程序的控制下铺带头沿芯模轴线方向运动，在压辊的压力下将预浸带铺叠在芯模表面。
在步骤106，在将铺完一个行程时，在程序的控制下通过气动切割刀将预浸带剪断；完成一个铺设形成。
在步骤107，判断步骤106中的铺设结果是否已经完成全部铺设。
如果步骤107的结果为“否”，则流程进入步骤108，铺完一个行程后，铺带头旋转180°，芯模旋转一个角度使得芯模表面前进一个预浸带的宽度，然后回到步骤102开始连续铺放。
如果步骤107的结果为“是”，则流程结束于步骤109，铺设完毕。
图2为本发明复合材料0°铺层的成形装置的结构示意图。该装置包括预浸带卷1、气动切割刀2、压辊3、压辊气缸4、收纸卷5、铺带头总框架6和铺带头转轴7；所述预浸带卷1、气动切割刀2、压辊3、压辊气缸4和收纸卷5均安装在所述铺带头总框架6上；在所述预浸带卷1和气动切割刀2之间设有第一传送滚轮8和靠近气动切割刀2的第二传送滚轮9，所述气动切割刀2与第一传送滚轮8的底端、第二传送滚轮9的底端处于一条直线上，从所述预浸带卷1伸出的预浸带经过第一传送滚轮8和第二传送滚轮9的底部进入气动切割刀2内；所述收纸卷5设置在所述传送滚轮和气动切割刀2之间的上方，所述预浸带的上方粘结有背衬纸，背衬纸在第二传送滚轮9从预浸带分离，分离后的背衬纸通过设置在第二传送滚轮9上方的第三传送滚轮10与所述收纸卷5连接，其分离方向与预浸带运动方向垂直，在所述收纸卷5的收取电机的动力下分离背衬纸，同时拖动分离后的预浸带进入气动切割刀2内；所述压辊3和压辊气缸4设置在气动切割刀2的预浸带出口处，所述压辊3在压辊气缸4的作用下将伸出的预浸带压在芯模表面上；所述铺带头转轴7设置在铺带头总框架6的后端，用于旋转铺带头使铺层方向与芯模的轴线成0角度。
其中，所述预浸带卷1下方设置有转动电机，在实施铺层过程中该转动电机为刹车电机，给预浸带提供可知稳定的预加张力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点。本行业的技术人士应该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。
本发明要求保护范围同所附的权利要求书及其它等效物界定。
Claims (2)
1.一种用于实施复合材料0°铺层的成形方法的装置，其特征在于：
包括预浸带卷(1)、气动切割刀(2)、压辊(3)、压辊气缸(4)、收纸卷(5)、铺带头总框架(6)和铺带头转轴(7)；所述的预浸带卷(1)、气动切割刀(2)、压辊(3)、压辊气缸(4)和收纸卷(5)均安装在所述铺带头总框架(6)上；
在所述预浸带卷(1)和气动切割刀(2)之间设有第一传送滚轮(8)和靠近气动切割刀(2)的第二传送滚轮(9)，所述气动切割刀(2)与第一传送滚轮(8)的底端、第二传送滚轮(9)的底端处于一条直线上，从所述预浸带卷(1)伸出的预浸带经过第一传送滚轮(8)和第二传送滚轮(9)的底部进入气动切割刀(2)内；
所述收纸卷(5)设置在所述传送滚轮和气动切割刀(2)之间的上方，所述预浸带的上方粘结有背衬纸，背衬纸在第二传送滚轮(9)从预浸带分离，分离后的背衬纸通过设置在第二传送滚轮(9)上方的第三传送滚轮(10)与所述收纸卷(5)连接，其分离方向与预浸带运动方向垂直，在所述收纸卷(5)的收取电机的动力下分离背衬纸，同时拖动分离后的预浸带进入气动切割刀(2)内；
所述压辊(3)和压辊气缸(4)设置在气动切割刀(2)的预浸带出口处，所述压辊(3)在压辊气缸(4)的作用下将伸出的预浸带压在芯模表面上；
所述铺带头转轴(7)设置在铺带头总框架(6)的后端，用于旋转铺带头使铺层方向与芯模的轴线成0角度。
2.根据权利要求1所述的用于实施复合材料0°铺层的成形方法的装置，其特征在于：所述预浸带卷(1)下方设置有转动电机，在实施铺层过程中该转动电机为刹车电机，给预浸带提供可知稳定的预加张力。
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