CN110424097A - 一种纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺，其特征在于：包括用于编织纤维编织体的编织机组，所述编织机组可沿编织模具进行编织，所述编织模具设有移动穿过所述编织机组的多个，在移动方向上依次设有用于对编织体进行加热的加热装置和用于裁剪编织体的裁剪装置。本发明纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺，方便加工成产，可提高生产效率，提高材料利用率，节约成本，提高产品质量，具有较好的应用前景。

Description

一种纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺

技术领域

本发明属于汽车技术领域，更具体地说，涉及一种纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺。

背景技术

三维编织成型法是一种在芯模表面上直接编织成三维结构的预成形工艺，具有结构设计性好、集成度和成形效率高等优点，可实现中空封闭截面结构一体编织成型，适用于中空管梁等回转体构件的预制体制备。三维编织复合材料具有空间交织的整体结构和最终构件的近体形状，因此除了具有传统复合材料的高比强度和高比模量的优点外，还具有不分层、抗冲击等优势，已成功应用到航空航天、汽车船舶、机械及自动化等领域。

目前，板壳结构连续纤维增强复合材料构件的成型工艺主要有手糊成型、真空导入成型、热压罐成型、模压成型以及RTM成型等，此几种成型工艺的成型特点为将连续纤维织物(平纹、斜纹、缎纹以及多轴向)以及预浸料通过裁切并层叠铺覆在构件模具上形成预制体，并通过树脂基体粘结固化成型，再经过脱模、后处理等完成构件的制备。由于此方式在成型过程中连续纤维织物之间会发生层间滑移摩擦等机械作用，特别是复杂形状的构件，纤维织物易于起皱或纤维屈曲，同时织物层间主要以树脂连接，容易出现分层破坏等失效现象，影响到产品的抗冲击等整体性能。另外，上述所采用的织物均为平面结构且有一定的幅宽限制，在根据不同的构件裁切出不同织物形状时，会产生较多的废料，导致原材料的浪费和成本的增加。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种方便加工生产，可提高生产效率，节约材料成本，提高产品质量的纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种纤维编织体连续生产线，其特征在于：包括用于编织纤维编织体的编织机组，所述编织机组可沿编织模具进行编织，所述编织模具设有移动穿过所述编织机组的多个，在移动方向上依次设有用于对编织体进行加热的加热装置和用于裁剪编织体的裁剪装置。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

所述编织模具可沿主导轨移动，所述编织模具可拆卸的连接在所述主导轨上，在所述主导轨的一侧设有转移所述编织模具的机械手组件。

所述机械手组件的另一侧设有用于放置编织模具的次导轨。

在所述主导轨的前端设有用于将所述编织模具由所述次导轨移动至所述主导轨的模具转移机械手Ⅰ，在所述主导轨的后端设有将所述编织模具由所述主导轨移动至所述次导轨的模具转移机械手Ⅱ。

所述加热装置和裁剪装置的下方可移动的连接在辅助导轨上。

所述加热装置包括环形围绕在所述编织模具外的加热管，所述加热管通过加热器支架支撑连接在所述辅助导轨上。

所述裁切装置包括用于裁切编织体的裁切刀具，所述裁切刀具通过裁切机支架支撑连接在所述辅助导轨上。

所述编织模具包括对称布置的壳体Ⅰ和壳体Ⅱ，所述壳体Ⅰ和壳体Ⅱ中部设有连接块，所述连接块和外部壳体之间通过支架连接。

一种编织体生产工艺，包括如下步骤：1)根据编织体形状制作编织模具；2)将编织模具安装在主导轨上，编织模具沿导轨移动，编织机组穿纱织纱在编织模具上成型；3)经加热装置加热定型；4)裁剪装置进行裁剪，取下裁剪后的编织体；5)模具转移。

所述裁剪过程中，裁剪刀具环向转动完成编织体连接处的裁断，裁剪装置轴向移动完成沿编织模具轴向中线裁切编织体。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺，方便加工生产，可提高生产效率，节约材料成本，提高产品质量，具有较好的应用前景。

附图说明

下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明一种纤维编织体连续生产线示意图；

图2是本发明编织模具结构示意图；

图3是本发明编织零件结构示意图；

图4是本发明纤维编织体连续生产线工作流程图；

上述图中的标记分别为：1、控制柜；2、编织机组；21、三维立体编织机；22、连续纤维；3、导轨组件；31、主导轨；32、次导轨；33、辅助导轨；34、导轨支架；35、驱动机构；4、编织模具；41、壳体Ⅰ；42、壳体Ⅱ；43、支架；44、连接块；5、加热装置；51、加热器支架；52、加热管；53、伺服电机Ⅰ；6、裁切装置；61、裁切机支架；62、裁切刀具；63、伺服电机Ⅱ；7、机械手组件；71、模具转移机械手Ⅰ；72、模具转移机械手Ⅱ；81、编织体；82、预成形体，9、纱架。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明这种纤维编织体连续生产线，如图1所示，包括用于编织纤维编织体的编织机组2，根据需要制作编织模具4，编织机组2可沿编织模具4在其上进行编织，编织模具4设有移动穿过编织机组2的多个，在移动方向上依次设有用于对编织体81进行加热的加热装置5和用于裁剪编织体81的裁剪装置6。该生产线上可实现编织体的连续生产，按模具形状生产出编织体81，再将编织体81通过产品预成形体模具加工形成预成形体82，较以往的生产步骤，此种方法生产的编织零件不容易出现分层破坏等失效情况，产品质量和合格率大大提升，且连续生产效率高，力高材料利用率，降低了生产成本。

如图1中所示，编织机组2包括三维立体编织机21，连续纤维22穿过编织机在编织模具4上进行编织。

本发明中，设有导轨组件3，导轨组件3包括主导轨31、次导轨32及辅助导轨33。编织模具4可沿主导轨31移动，编织模具4可拆卸的连接在主导轨31上，在主导轨31的一侧设有转移编织模具4至次导轨32的机械手组件7。次导轨32置于机械手组件7的另一侧，用于移动放置编织模具4。本发明中，如图1中所示，在主导轨31的前端设有用于将编织模具4由次导轨32移动至主导轨31的模具转移机械手Ⅰ71，在主导轨31的后端设有将编织模具4由主导轨31移动至次导轨32的模具转移机械手Ⅱ72。如图1中所示，主导轨31上编织模具4沿主导轨向前穿过编织机组2，完成编织过程，再移动经固化加热，裁剪后取下模具上的编织体，编织模具4移动至后端由模具转移机械手Ⅱ72将其转移至次导轨32上，空的编织模具随次导轨32移动至前端，再由前端的模具转移机械手Ⅰ71将编织模具转移至主导轨31，如此完成循环编织操作。

本发明中，加热装置5和裁剪装置6的下方可移动的连接在辅助导轨33上。加热装置5包括环形围绕在编织模具4外的加热管52，加热管52通过加热器支架51支撑连接在辅助导轨33上。裁切装置6包括用于裁切编织体81的裁切刀具62，裁切刀具62通过裁切机支架61支撑连接在辅助导轨33上。

本发明中，如图2中所示，编织模具4包括对称布置的壳体Ⅰ41和壳体Ⅱ42，壳体Ⅰ41和壳体Ⅱ42中部设有连接块44，连接块44和外部壳体之间通过支架43连接。壳体Ⅰ41和壳体Ⅱ42通过连接块44配合卡接连接在一起，连接块44配合连接在导轨上。

如图1、图2、图3所示，一种纤维编织体连续生产线，包括控制柜1、编织机组2、导轨组件3、编织模具4、加热装置5、裁切装置6、机械手组件7、编织零件8和纱架9。控制柜1连接控制编织机组2、导轨组件3、加热装置5、裁切装置6以及机械手组件7，并通过设定程序控制编织体81连续生产线的自动化连续生产工作。

本发明中，连续纤维22分别布置在三维立体编织机21以及纱架9上，连续纤维22的纤维之间的编织角设定，不同种纤维的占比应通过仿真分析确定；连续纤维22包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或多种纤维的混合；编织体81可以为三维四向、三维五向、三维六向、三维七向中的一种或多种；

导轨组件3的主导轨31与次导轨32通过导轨支架34固定支撑，还设有驱动机构35，驱动机构35驱动主导轨31和次导轨32上的传动链或传动轴沿导轨定向移动，驱使编织模具4沿主导轨31和次导轨32移动。具体的，如为传动链传动，传动链条上有卡块，模具上有对应的卡槽，在模具组合后卡块与卡槽配合后随链条传动带动模具移动，到达一定位置后机械手将编织模具4分模后打开，卡块脱离模具；传动轴螺杆传动则是在模具上设置有与螺杆螺纹配合的凹槽，合模时凹槽扣接在螺杆上并随螺杆的转动实现移动，待到一定位置后机械手将模具打开并使模具脱离螺杆移出。

辅助导轨33固定在主导轨31下方以及三维立体编织机21后方的地板上，主导轨31穿过三维立体编织机21且其轴线与三维立体编织机21中心轴线重合，次导轨32布置于三维立体编织机21的一侧。三维立体编织机21为常规现有编织机在此不做过多介绍。

优选的，次导轨32与主导轨31等长，次导轨32与主导轨31平行且两端平齐布置，以便于机械手组件取放编织模具；优选的，模具4在主导轨31上成首尾相连紧密排布且数量为偶数，便于过渡衔接及裁剪；

优选的，壳体41、42结构特征根据构件及其展开图设计并分割，壳体41、42可采用钢板、铝板、塑料板以及玻璃钢等制成；

加热装置5布置在辅助导轨33上且加热器支架51环形结构的轴线与主导轨31轴线重合，加热管52布置安装在加热器支架51环形结构上并环形均匀围绕在主导轨31上，为编织体81提供热量，伺服电机Ⅰ53通过控制柜1控制，使得加热装置5可在伺服电机Ⅰ53驱动作用下沿辅助导轨33移动，可通过驱动电机带动齿轮齿条传动实现加热装置5的移动；

裁切装置6布置在辅助导轨3上且裁切器支架61环形结构的轴线与主导轨31轴线重合，且布置在加热装置5后侧位置，裁切刀具62有电动和气动剪刀，将剪刀固定于刀架上，待需要裁切时，可通过自动装置将刀具放置到位，并启动裁切刀具裁切，裁切的同时刀具沿裁切器支架环形结构旋转至将整个编织体裁切完成，旋转可通过电机实现，完成环向裁切；轴向裁切则是，根据模具及裁切位置调整定位刀具位置，启动裁切刀具和伺服电机Ⅱ63沿轴向运行并裁切完成；所有的运行动作都可以通过程序从控制柜中控制实现。伺服电机Ⅱ63控制裁切装置6沿辅助导轨33移动，原理同加热装置移动。裁切装置6可通过裁切刀具62实现编织体81的环向及轴向裁切，实现将编织体的分离。

机械手7包括模具转移机械手Ⅰ71和模具转移机械手Ⅱ72，且分别分布在主导轨31和次导轨32之间并两端的位置，分别将模具4从次导轨32转移至主导轨31上和从主导轨31转移至次导轨32上，实现模具4循环使用；

连续纤维22通过三维立体编织机21编织包裹在模具4上制成编织体81；编织零件8上设置有定型材料，定型材料可以为液体树脂喷涂或定型纤维。液体树脂包括环氧树脂、聚氨酯树脂等；定型纤维可以为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维等与增强纤维混编后经加热烘烤起到定型作用；

本发明中，如图4所示，编织体81的生产步骤主要包括模具制作、模具安装、放纱穿纱、编织成形、加热定形、编织体裁切、编织体收存以及模具转移等；

一种编织体生产工艺，包括如下步骤：1)根据编织体形状制作编织模具；2)将编织模具安装在主导轨上，编织模具沿导轨移动，编织机组穿纱织纱在编织模具上成型；3)经加热装置加热定型；4)裁剪装置进行裁剪，取下裁剪后的编织体；5)模具转移。

裁剪过程中，裁剪刀具环向转动完成编织体连接处的裁断，裁剪装置轴向移动完成沿编织模具轴向中线裁切编织体。

纤维编织体连续生产线生产过程主要为将编织模具4依次安装固定在主导轨31上，将连续纤维22排列安装在三维立体编织机21和纱架9上并按照一定的规律分纱及放纱，然后在控制柜1上设置运行程序并调整加热装置5及裁切装置6的位置(根据模具尺寸及加热裁剪最佳位置确定装置的初始位置，裁切装置会根据环向裁切和轴向裁切沿导轨往复移动)，运行程序，连续纤维22编织覆盖在编织模具4上并喷洒定型剂(在加热装置5前喷洒定型剂，也就是加热装置5和三维立体编织机21中间，纤维已经编织在模具上或纤维与模具接触处)，主导轨31牵引覆盖有连续纤维22的编织模具4移动并穿过加热装置5和裁切装置6，裁切装置6首先沿编织模具4对接缝隙位置环向切割编织体81并沿着指定位置轴向切割编织体81，将编织体81收存待用，模具4脱离编织体81后由模具转移机械手Ⅱ72转移至次导轨32上并运送到次导轨32的前端，然后模具4通过模具转移机械手Ⅰ71转移至主导轨31上并移动覆盖编织体81，形成编织体81的循环及自动化生产。

优选的，编织体81通过预成形制成预成形体82或直接用于真空导流工艺、RTM工艺或湿法模压工艺制成构件。编织体81是与模具结构相近，预成形体82是复合材料成型工艺中一般会有的一道工序，将裁切好的织物铺放在预成形模具上，然后通过合模加压形成类似产品的形状即为预成形体，然后预成形体通过修边切孔等处理后放入模具中导入树脂固化成零件。此种方式生产出的零件结构性能好，成品合格率高。

本发明纤维编织体连续生产线及编织体生产工艺，方便加工成产，可提高生产效率，提高材料利用率，节约成本，提高产品质量，具有较好的应用前景。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但是本发明并不受限于上述方式，只要采用本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纤维编织体连续生产线，其特征在于：包括用于编织纤维编织体的编织机组，所述编织机组可沿编织模具进行编织，所述编织模具设有移动穿过所述编织机组的多个，在移动方向上依次设有用于对编织体进行加热的加热装置和用于裁剪编织体的裁剪装置。

2.按照权利要求1所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：所述编织模具可沿主导轨移动，所述编织模具可拆卸的连接在所述主导轨上，在所述主导轨的一侧设有转移所述编织模具的机械手组件。

3.按照权利要求2所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：所述机械手组件的另一侧设有用于放置编织模具的次导轨。

4.按照权利要求3所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：在所述主导轨的前端设有用于将所述编织模具由所述次导轨移动至所述主导轨的模具转移机械手Ⅰ，在所述主导轨的后端设有将所述编织模具由所述主导轨移动至所述次导轨的模具转移机械手Ⅱ。

5.按照权利要求1所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：所述加热装置和裁剪装置的下方可移动的连接在辅助导轨上。

6.按照权利要求5所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：所述加热装置包括环形围绕在所述编织模具外的加热管，所述加热管通过加热器支架支撑连接在所述辅助导轨上。

7.按照权利要求5所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：所述裁切装置包括用于裁切编织体的裁切刀具，所述裁切刀具通过裁切机支架支撑连接在所述辅助导轨上。

8.按照权利要求1所述的纤维编织体连续生产线，其特征在于：所述编织模具包括对称布置的壳体Ⅰ和壳体Ⅱ，所述壳体Ⅰ和壳体Ⅱ中部设有连接块，所述连接块和外部壳体之间通过支架连接。

9.一种编织体生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)根据编织体形状制作编织模具；2)将编织模具安装在主导轨上，编织模具沿导轨移动，编织机组穿纱织纱在编织模具上成型；3)经加热装置加热定型；4)裁剪装置进行裁剪，取下裁剪后的编织体；5)模具转移。

10.按照权利要9所述的编织体生产工艺，其特征在于：所述裁剪过程中，裁剪刀具环向转动完成编织体连接处的裁断，裁剪装置轴向移动完成沿编织模具轴向中线裁切编织体。