CN106739007B - 一种纤维缠绕铺层的工艺设备 - Google Patents

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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]

Abstract

本发明公开了一种纤维缠绕铺层的工艺设备，所述的纤维铺层设备由固定的外环(1)和与外环内切的内盘(2)以及输送预浸纤维丝束的套筒(3)组成。其特征在于：所述的外环内壁有连续的轮齿，所述的内盘外侧有相对应的轮齿，内盘中有若干位置经过设计的定位孔，预浸后的纤维丝束通过定位孔中的套筒进行铺层。内盘进行连续运动，带动纤维丝束在设定的轨迹上进行连续的铺层。本发明解决了现有自动铺丝加工难度大的问题。减少了复杂的控制系统的使用，进而减少能耗和缩短加工周期；同时保证纤维铺放的连续性，避免纤维间隙或搭接造成产品分层，实现较高的抗冲击及抗拉伸、抗弯曲性能。

Description

一种纤维缠绕铺层的工艺设备
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种纤维缠绕铺层设备。
背景技术
纤维增强复合材料广泛应用在风电、交通运输行业。目前的纤维增强复合材料的加工方式主要为手糊、真空袋、模压以及自动铺丝工艺。自动铺丝技术是未来航空航天以及轨道交通领域重点发展的领域。但现有的自动铺丝技术设备广泛应用在航空航天以及军工领域，技术主要掌握在欧美国家，并对我国技术需要施加限制。
传统的自动铺丝技术本身需要繁琐的计算机编程控制，造成使用和维护成本较高，所以主要应用在航空航天的机翼机舱的纤维层的铺放。
在产品的加工过程中，由于现有的自动铺丝设备的空间限制，只能在较大的空间，实现平面的往返的纤维丝束的铺放，在产品的边缘需要将纤维裁断，才能进行相邻位置的纤维铺放。另外的原因，现有的自动铺丝技术，铺丝方向一般为直线，在进行曲线的铺丝过程中，易造成纤维间隙或者纤维搭接，造成纤维分层破坏，从而影响整个产品的质量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维缠绕铺丝设备，以解决现有的纤维增强材料加工难度大的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
该纤维铺层设备由固定的外环和与外环内切的可转动的内盘以及输送预浸纤维丝束的套筒组成，其中，该外环内壁有连续的轮齿，内盘外侧有对应的轮齿，内盘中有位置经过设计的定位孔，预浸后的纤维丝束通过定位孔中的套筒进行铺层。内盘沿着外环内侧相切并进行连续的运动，带动预浸的纤维丝束通过定位孔在设定的轨迹上的运动进行连续的铺层。
进一步地，在上述一个方案中，所述外环以及内盘轮廓可以为不同的形状，圆形、方形、椭圆形的一种或几种；材质可以为金属、非金属的一种或几种。
进一步地，在上述一个方案中，所述可转动的内盘可以为气动驱动、电驱动、磁场驱动以及手工驱动的一种或几种。
进一步地，在上述一个方案中，所述定位孔可以进行单丝束铺层或多丝束同时铺层。
进一步地，在上述一个方案中，所述预浸的纤维丝束可以由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和尼龙的一种或几种组成。
相比现有技术，本发明所公开的一种纤维缠绕铺层设备，由三个零件构成，圆盘在动力驱动下在外环的限制区域内进行环形转动，带动预浸的纤维丝束通过定位孔在设定的轨迹上的运动进行铺层，从而节省了计算机编程以及控制的机器人设备，降低了成本。同时可以保证预浸丝束的铺层精度效果，避免间隙和纤维搭接的形成，实现较高的耐冲击性能以及抗拉伸、抗弯曲性能。
附图说明
图1为本发明实施例所述的纤维缠绕铺层设备的结构原理图。
具体实施方式
参照图1所示，图1为本发明实施例所公开的一种纤缠绕铺层设备的结构示意图，该设备由固定的外环，外环内自由转动的内盘，内盘中定位孔中的套筒组成。外环固定在平面模上方，外环内侧有均匀分布的轮齿，下边缘凸出用于支撑内盘。内盘外边缘有对应的轮齿，用于与外环啮合。内盘中心有若干孔，可以固定套筒，孔的位置可以通过最终产品的结构进行逆向设计。套筒用于输送并铺放预浸的纤维丝，此套筒的直径可以调节，方便控制纤维丝束的规格数量。套筒下边缘用于将预浸的纤维丝束挤压铺层。由于圆盘外缘与外盘内侧相切，动力驱动下的圆盘在外环限制的内部范围的圆周转动带动了套筒按照一定的轨迹进行运动，从而使纤维不断地穿过套筒进行铺层，并且此运动轨迹为闭合的。
本发明所公开的一种纤维缠绕铺层设备，其利用圆盘结构在外环限制的区域内的规则运动，带动纤维在设定轨迹上的连续铺层，避免了复杂控制系统及程序的应用。同时单根预浸纤维丝束的连续化铺层，提高了效率的同时，减低了纤维间隙和搭接的形成，保证了产品的抗冲击性能以及抗拉伸、抗弯曲性能。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种纤维缠绕铺层的设备，其特征在于，该纤维铺层设备由固定的外环和与外环内切的可转动的内盘以及输送预浸的纤维丝束的套筒组成，其中，该外环内壁有连续的轮齿，内盘外侧有对应的轮齿，内盘中有若干位置经过设计的定位孔，预浸后的纤维丝束通过定位孔中的套筒进行铺层，内盘相切着外环内侧进行连续的运动，带动预浸纤维丝束按照定位孔的运动轨迹进行连续的铺层。
2.如权利要求1所述的纤维缠绕铺层的设备，其特征在于，所述外环以及内盘轮廓为不同的形状，圆形、方形、椭圆形的一种或几种；材质为金属、非金属的一种或几种。
3.如权利要求1所述的纤维缠绕铺层的设备，其特征在于，所述可转动的内盘为气动驱动、电驱动、磁场驱动以及手工驱动的一种或几种。
4.如权利要求1所述的纤维缠绕铺层的设备，其特征在于，所述定位孔进行单丝束铺层或多丝束同时铺层。
5.如权利要求1所述的纤维缠绕铺层的设备，其特征在于，所述预浸的纤维丝束由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和尼龙的一种或几种组成。
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