CN108357080B - 一种复合材料成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料成型设备技术领域，尤其涉及一种复合材料成型设备，包括：承载部、模具部和动力部，模具部包括弧形模具和挤压模具，弧形模具上至少设置有第一弧形平面，以及与第一弧形平面一侧垂直连接的第一纵向弧面,挤压模具上至少设置有与第一弧形平面平行的直线型挤压面，以及与挤压面垂直的第二纵向面，第二纵向面与第一弧形平面边缘相切设置；直线型构件端部固定于第一弧形平面一端，通过挤压面将其夹紧，动力部用于带动弧形模具转动，从而实现构件的成型操作。通过本发明中的技术方案，能够使得横向面在其所在面内弯曲时，其中的每根纤维均能按照预定的形状进行弯曲，从而保证碳纤维构件的质量。

Description

一种复合材料成型设备

技术领域

本发明属于复合材料成型设备技术领域，尤其涉及一种复合材料成型设备。

背景技术

碳纤维是一种性能优异的无机非金属复合材料，以其绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好以及机械强度高等优点而被广泛应用于航空航天领域，通过其应用有效的推动了航空航天设备的轻量化发展。

目前，应用于飞机上的碳纤维构件根据不同的使用位置其形状千差万别，本发明所针对的构件至少具有一横向面01，具体如附图1所示，在生产的过程中，需要对其进行折弯，以使得横向面01能够在其所在平面内实现弯曲，在此情况下，当有纵向面02存在时，纵向面02能够随其成圆弧形折弯。为了保证成型后的构件中每根纤维均能按照预定的形状进行弯曲，避免出现构件形状达到要求，但是其中的纤维发生角度偏移而影响使用性能的问题，需设计一种成型设备，以使得碳纤维复合材料达到形状和性能要求。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料成型设备，使其更具有实用性。

发明内容

通过本发明中所提供的复合材料成型设备，能够使得横向面在其所在面内弯曲时，其中的每根纤维均能按照预定的形状进行弯曲，从而保证碳纤维构件的质量。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种复合材料成型设备，包括：

承载部，用于对待成型的构件进行承载；

模具部，用于对所述构件进行成型；

动力部，用于为所述模具部的成型动作提供动力；

其中，所述模具部包括弧形模具和挤压模具，所述弧形模具上至少设置有第一弧形平面，以及与所述第一弧形平面一侧垂直连接的第一纵向弧面,所述挤压模具上至少设置有与所述第一弧形平面平行的直线型挤压面，以及与所述挤压面垂直的第二纵向面，所述第二纵向面与所述第一弧形平面边缘相切设置；直线型构件端部固定于所述第一弧形平面一端，通过所述挤压面将其夹紧，所述动力部用于带动所述弧形模具转动，从而在所述构件随其转动的过程中，通过所述挤压模具的限位使得构件逐步贴合于所述弧形模具上实现成型操作。

进一步地，所述挤压模具沿所述第二纵向面与第一弧形平面相切位置处的切线方向进行直线运动，且运动速度与所述弧形模具在切点处的线速度相同。

进一步地，所述挤压面和第二纵向面均设置于L型的聚氨酯结构上。

进一步地，所述聚氨酯结构的上表面和侧面分别通过横向滚轮和纵向滚轮进行挤压。

进一步地，所述横向滚轮的转轴两端与纵向移动装置连接，所述纵向滚轮的转轴两端与横向移动装置连接。

进一步地，所述弧形模具固定于旋转支架上，所述旋转支架包括转动本体和移动体；

其中，所述弧形模具固定于所述移动体上，所述转动本体带动所述移动体绕旋转支点转动，所述移动体可在所述转动本体上做直线运动。

进一步地，所述移动体可在所述转动本体上做直线运动具体为，所述转动本体上设置有轨道和丝杠组件，其中所述丝杠组件的丝母与所述移动体固定连接，所述丝杠组件的丝杆与电机连接，在所述丝母运动的过程中，带动所述移动体沿所述轨道进行直线运动。

进一步地，所述承载部至少包括若干轴向平行设置的第一滚轮，若干所述第一滚轮的一侧形成承载面；

以及限位装置，所述限位装置至少具有第一限位面，所述第一限位面垂直于所述承载面，且平行于所述第二纵向面。

进一步地，所述限位装置包括若干轴向平行设置的第二滚轮，若干所述第二滚轮的一侧形成所述第一限位面。

进一步地，还包括加热装置，用于在所述构件成型前对其进行加热。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

通过本发明中的技术方案，可通过挤压折弯的方式，使得横向面在其所在面内折弯的过程中上下和左右方向上均能受到合理的约束，在约束的同时，随着弧形模具的转动而逐渐被弯曲，从而保证构件上任意处的弯曲均能按照预定的设计要求实现，且其中的纤维弯曲状态也符合要求，从而保证构件最终的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中所针对的待加工构件的结构示意图；

图2~4为本发明中复合材料成型设备不同角度的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为旋转支架的结构示意图；

图7为模具部和承载部的结构示意图；

图8为承载部的结构示意图；

图9为图8中D处的局部放大图；

图10为图7中B处的局部放大图；

图11为图7中C处的局部放大图；

附图标记：横向面01、纵向面02、承载部1、第一滚轮11、限位装置12、第二滚轮13、模具部2、弧形模具21、第一弧形平面21a、第一纵向弧面21b、挤压模具22、上表面22a、横向滚轮23、纵向滚轮24、动力部3、纵向移动装置4、横向移动装置5、旋转支架6、转动本体61、移动体62、旋转支点63、轨道64、丝母65、丝杆66、电机67。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

本发明的实施例采用递进的方式撰写。

如图2~11所示，一种复合材料成型设备，包括：承载部1，用于对待成型的构件进行承载；模具部2，用于对构件进行成型；动力部3，用于为模具部2的成型动作提供动力；其中，模具部2包括弧形模具21和挤压模具22，弧形模具21上至少设置有第一弧形平面21a，以及与第一弧形平面21a一侧垂直连接的第一纵向弧面21b,挤压模具22上至少设置有与第一弧形平面21a平行的直线型挤压面，以及与挤压面垂直的第二纵向面，第二纵向面与第一弧形平面21a边缘相切设置；直线型构件端部固定于第一弧形平面21a一端，通过挤压面将其夹紧，动力部3用于带动弧形模具21转动，从而在构件随其转动的过程中，通过挤压模具22的限位使得构件逐步贴合于弧形模具21上实现成型操作。

本发明的上述实施例中，可通过挤压折弯的方式，使得构件在其所在面内折弯的过程中上下和左右方向上通过第一弧形平面21a、挤压面、第一纵向弧面21b和第二纵向面的挤压均能受到合理的约束，同时在约束的同时，随着弧形模具21的转动而逐渐被弯曲，从而保证构件上任意处的弯曲均能按照预定的设计要求实现，且其中的每根纤维的弯曲均能符合设计要求，其中，当有纵向面02存在时，纵向面02可通过与第一纵向弧面21b和第二纵向面的贴合而实现同步弯曲，此时，弧形模具21上需要根据纵向面02的数量和位置设置与其相贴合的曲面。

作为上述实施例的优选，挤压模具22沿第二纵向面与第一弧形平面21a相切位置处的切线方向进行直线运动，且运动速度与弧形模具21在切点处的线速度相同，通过将挤压模具22移动设置，可在其对构件进行挤压限位的过程中不与构件表面发生相对移动，从而避免对构件表面所造成的损伤。

作为上述实施例的优选，挤压面和第二纵向面均设置于L型的聚氨酯结构上，聚氨酯结构的使用即可实现挤压限位的可靠性，又可避免由于挤压过渡的而对构件表面造成损伤。

作为上述实施例的优选，聚氨酯结构的上表面22a和侧面分别通过横向滚轮23和纵向滚轮24进行挤压，通过滚轮的转动带动聚氨酯结构的移动，可通过对滚轮速度的精确控制而实现聚氨酯运动的控制，其中，滚轮作为动力相对于采用气缸的对其进行推动，将直线运动转变为转动，有效的降低了设备的体积。

作为上述实施例的优选，横向滚轮23的转轴两端与纵向移动装置4连接，纵向滚轮24的转轴两端与横向移动装置5连接，通过纵向移动装置4和横向移动装置5的设置，可使得滚轮对聚氨酯结构接够的挤压可根据实际需要施加或释放，为聚氨酯结构的安装和拆卸提供更多的空间，便于操作，同时也可便于对不同厚度的构件进行操作，其中，移动装置可选择常规的气缸即可。

作为上述实施例的优选，弧形模具21固定于旋转支架6上，旋转支架6包括转动本体61和移动体62；其中，弧形模具21固定于移动体62上，转动本体61带动移动体62绕旋转支点63转动，移动体62可在转动本体61上做直线运动，其中，移动体62可在转动本体61上做直线运动具体为，转动本体61上设置有轨道64和丝杠组件，其中丝杠组件的丝母65与移动体62固定连接，丝杠组件的丝杆66与电机67连接，在丝母运动的过程中，带动移动体62沿轨道64进行直线运动。通过上述结构可对不同尺寸的产品进行成型，当构件的圆弧半径改变时，可通过移动体62的直线运动对弧形模具21的转动半径进行调整，从而保证在弧形模具21转动的过程中，缝隙宽度可保持在定值，其中电机67选择伺服电机，通过加装扭力传感器，可对伺服电机的输出动力进行采集和控制，从而控制对构件的夹紧力，进一步保证成型精度，其中在夹紧力控制的过程中，弧形模具21会沿轨道64进行微小的移动。

作为上述实施例的优选，承载部1至少包括若干轴向平行设置的第一滚轮11，若干所述第一滚轮11的一侧形成承载面；以及限位装置12，限位装置12至少具有第一限位面，第一限位面垂直于承载面，且平行于第二纵向面，其中，第一限位面、第二纵向面、承载面和挤压面之间可在构件进行承载运输的过程中，同样受到精确的定位，从而保证最终的产品质量。

作为上述实施例的优选，限位装置12包括若干轴向平行设置的第二滚轮13，若干第二滚轮13的一侧形成所述第一限位面，此处可通过第二滚轮13的滚动，减少对构件的摩擦力，从而保证构件的运输效率。

作为上述实施例的优选，为了保证成型的质量，还包括加热装置7，用于在构件成型前对其进行加热，本实施例中，加热装置7设置于承载部1底部，可通过电阻丝进行加热，然后通过空气的热传导对构件进行加热。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种复合材料成型设备，其特征在于，包括：

承载部（1），用于对待成型的构件进行承载；

模具部（2），用于对所述构件进行成型；

动力部（3），用于为所述模具部（2）的成型动作提供动力；

其中，所述模具部（2）包括弧形模具（21）和挤压模具（22），所述弧形模具（21）上至少设置有第一弧形平面（21a），以及与所述第一弧形平面（21a）一侧垂直连接的第一纵向弧面（21b）,所述挤压模具（22）上至少设置有与所述第一弧形平面（21a）平行的直线型挤压面，以及与所述挤压面垂直的第二纵向面，所述第二纵向面与所述第一弧形平面（21a）边缘相切设置；直线型构件端部固定于所述第一弧形平面（21a）一端，通过所述挤压面将其夹紧，所述动力部（3）用于带动所述弧形模具（21）转动，从而在所述构件随其转动的过程中，通过所述挤压模具（22）的限位使得构件逐步贴合于所述弧形模具（21）上实现成型操作；

所述挤压模具（22）沿所述第二纵向面与第一弧形平面（21a）相切位置处的切线方向进行直线运动，且运动速度与所述弧形模具（21）在切点处的线速度相同；

所述弧形模具（21）固定于旋转支架（6）上，所述旋转支架（6）包括转动本体（61）和移动体（62）；

其中，所述弧形模具（21）固定于所述移动体（62）上，所述转动本体（61）带动所述移动体（62）绕旋转支点（63）转动，所述移动体（62）可在所述转动本体（61）上做直线运动。

2.根据权利要求1所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述挤压面和第二纵向面均设置于L型的聚氨酯结构上。

3.根据权利要求2所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述聚氨酯结构的上表面（22a）和侧面分别通过横向滚轮（23）和纵向滚轮（24）进行挤压。

4.根据权利要求3所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述横向滚轮（23）的转轴两端与纵向移动装置（4）连接，所述纵向滚轮（24）的转轴两端与横向移动装置（5）连接。

5.根据权利要求1所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述移动体（62）可在所述转动本体（61）上做直线运动具体为，所述转动本体（61）上设置有轨道（64）和丝杠组件，其中所述丝杠组件的丝母（65）与所述移动体（62）固定连接，所述丝杠组件的丝杆（66）与电机（67）连接，在所述丝母运动的过程中，带动所述移动体（62）沿所述轨道（64）进行直线运动。

6.根据权利要求1所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述承载部（1）至少包括若干轴向平行设置的第一滚轮（11），若干所述第一滚轮（11）的一侧形成承载面；

以及限位装置（12），所述限位装置（12）至少具有第一限位面，所述第一限位面垂直于所述承载面，且平行于所述第二纵向面。

7.根据权利要求6所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述限位装置（12）包括若干轴向平行设置的第二滚轮（13），若干所述第二滚轮（13）的一侧形成所述第一限位面。

8.根据权利要求1所述的复合材料成型设备，其特征在于，还包括加热装置（7），用于在所述构件成型前对其进行加热。

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