CN111016210A - 一种复合材料板簧铺放装置及铺放方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合材料板簧铺放装置,其包括机架,机架的下部设有铺放平台,铺放平台的上方设有成型模具;机架的上方还设有可水平运动的移动装置,移动装置连接设有可竖直运动的铺放装置。利用安装在机架上的平移小车驱动铺放装置沿水平方向移动,实现柔性压辊与成型模具曲面的全程覆盖;铺放装置移动时,升降气缸使柔性压辊随成型模具弧面沿竖直方向做凸轮运动,且保持柔性压辊与成型模具弧面压力恒定,实现复合材料预浸料在成型模具曲面的逐层铺贴。本发明还提供一种复合材料板簧铺放方法,应用该复合材料板簧铺放装置,替代人工铺贴,大幅提高复合材料板簧的生产效率,实现复合材料板簧的批量生产,可广泛应用于复合材料成型领域。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料成型领域,特别涉及一种复合材料板簧铺放装置及铺放方法。
背景技术
复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点,在各个领域都得到了广泛的应用,尤其是近年来在新能源汽车领域得到广泛应用。复合材料板簧对于减轻汽车重量具有特殊重要的意义,是实现汽车轻量化设计的发展趋势之一。目前的复合材料汽车板簧大多采用手工铺叠成型方式生产,产品生产效率低下,且质量不稳定,产品的一致性差。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足,提供一种复合材料板簧铺放装置及铺放方法,在保证基本铺贴功能的同时,可实现预浸料的恒力压实、恒温加热及恒张力控制,从而大大提高复合材料板簧的铺贴质量,提高铺贴效率,解决现有人工铺贴方式的存在的诸多问题。
为此,本发明提供一种复合材料板簧铺放装置,其包括机架,机架的下部设有铺放平台,铺放平台的上方设有成型模具;机架的上方还设有可水平运动的移动装置,移动装置连接设有可竖直运动的铺放装置。
优选的,移动装置包括第一导轨和平移小车,第一导轨与机架固定连接,平移小车通过滑块与第一导轨滑动连接。
优选的,移动装置还包括同步带结构,同步带结构包括设于机架两端的转轴,以及绕设于转轴的外周首尾相接的同步带,同步带与平移小车的上部固定连接;机架的一端还连接设有伺服电机,伺服电机的输出轴与机架一端的转轴相连接,在伺服电机的作用下,平移小车沿所述第一导轨左右运动。
优选的,平移小车的上部设有升降气缸,升降气缸的活塞杆与铺放装置相连接,平移小车开设有导向孔,铺放装置设有导向块,导向块设于导向孔内,在升降气缸活塞杆的伸缩下,铺放装置沿定位孔做上下运动。
优选的,铺放装置包括铺放装置侧板,铺放装置侧板连接设有重送主动辊和重送压辊,重送主动辊和重送压辊的外周面贴合;铺放装置侧板还连接设有柔性压辊,柔性压辊设于重送主动辊的左侧;铺放装置侧板还连接设有热风装置,热风装置设于柔性压辊的上方。
优选的,升降气缸通过调压阀与气源相连,通过调节气压值来控制安装在铺放装置上的柔性压辊与成型模具表面的压力。
优选的,铺放装置侧板还连接设有导布槽,导布槽设于柔性压辊和重送主动辊之间。
优选的,机架还连接设有送料平台,送料平台的左端设于重送主动辊的右侧,送料平台上还连接设有可调节挡板。
优选的,重送压辊、柔性压辊的外周面设有硅橡胶。
一种复合材料板簧铺放方法,应用上述复合材料板簧铺放装置铺放复合材料板簧,其包括以下步骤:
步骤一:进行复合材料板簧铺层设计;
步骤二:生成铺层数据;
步骤三:把铺层数据导入复合材料板簧铺放装置的控制系统;
步骤四:复合材料板簧铺放装置按照程序设计完成自动铺放;
步骤五:转移成型模具及铺贴完成件。
本发明提供一种复合材料板簧铺放装置及铺放方法,有如下有益效果:
本发明利用安装在机架的平移小车驱动铺放装置沿水平方向移动,实现铺放装置上的柔性压辊与成型模具曲面的全程覆盖。铺放装置移动时,安装在平移小车上的升降气缸,使柔性压辊随成型模具弧面沿竖直方向做凸轮运动,且保持柔性压辊与成型模具弧面压力恒定;通过控制重送主动辊线速度和平移小车线速度之间的差值,实现预浸料在成型模具表面的铺贴张力,从而实现复合材料预浸料在成型模具曲面的逐层铺贴。铺贴过程中加热装置可有效软化预浸料表面的树脂,并在柔性压辊的作用下,压实预浸料,赶出铺贴时形成的气泡,从而提高复合材料板簧的铺贴质量。
本发明还提供一种复合材料板簧铺放方法,应用该复合材料板簧铺放装置,替代人工铺贴,大幅提高复合材料板簧的生产效率,实现复合材料板簧的批量生产,可广泛应用于复合材料成型领域。
附图说明
图1为本发明提供的一种复合材料板簧铺放装置的轴侧图;
图2为本发明提供的一种复合材料板簧铺放装置的铺放装置的结构示意图;
图3为本发明提供的一种复合材料板簧铺放方法工艺流程图。
图中标记:1.铺放平台,2.伺服电机,3.第一导轨,4.滑块,5.平移小车,6.升降气缸,7.同步带,8.成型模具,9.柔性压辊,10.铺放装置侧板,11.导布槽,12.重送主动辊,13.重送压辊,14.热风装置,15.送料平台,16.可调节挡板,17.转轴,18.导向孔,19.机架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以助于理解本发明的内容。本发明中所使用的方法如无特殊规定,均为常规的方法;所使用的原料和装置,如无特殊规定,均为常规的市售产品。
由图1-图2所示,本发明提供一种复合材料板簧铺放装置,其包括机架19,机架19的下部设有铺放平台1,铺放平台1的上方设有成型模具8,成型模具8与铺放平台1固定连接。机架19的上方还设有可水平运动的移动装置,移动装置连接设有可竖直运动的铺放装置,实现复合材料板簧的铺贴。
移动装置包括第一导轨3和平移小车5,第一导轨3水平设置且设有两个,其均与机架19固定连接,平移小车5通过滑块18与第一导轨3滑动连接。移动装置还包括同步带结构,同步带结构包括设于机架19两端的转轴17,以及绕设于转轴17的外周首尾相接的同步带7,同步带7与平移小车5的上部固定连接。机架19的一端还连接设有伺服电机2,伺服电机2的输出轴与机架19一端的转轴17相连接;在伺服电机2的作用下,同步带7带动平移小车5沿第一导轨3左右运动,从而将伺服电机2的旋转运动转换成平移小车5的直线运动,实现平移小车5的水平位移。
平移小车5的上部设有升降气缸6,升降气缸6的缸体与平移小车5的上端固定连接,升降气缸6的活塞杆与铺放装置相连接。平移小车5开设有竖直的导向孔4,铺放装置设有导向块,导向块设于导向孔4内,在升降气缸6活塞杆的伸缩下,铺放装置沿导向孔4做上下运动,实现铺放装置的垂直升降。
铺放装置包括铺放装置侧板10,铺放装置侧板10连接设有重送主动辊12和重送压辊13,重送主动辊12和重送压辊13的外周面贴合,用于输送预浸料。铺放装置侧板10还连接设有柔性压辊9,柔性压辊9设于重送主动辊12的左侧,用于将预浸料铺贴、压实在复合材料板簧上。铺放装置侧板10还连接设有热风装置14,热风装置14设于柔性压辊9的上方,用于将铺贴的预浸料加热软化。
铺放装置侧板10还连接设有导布槽11,导布槽11设于柔性压辊9和重送主动辊12之间;铺放装置侧板10还连接设有送料平台15,送料平台15的左端设于重送主动辊12的右侧;送料平台15还连接设有可调节挡板16,可实现不同宽度规格预浸料的摆放定位,与安装在铺放装置侧板10上的导布槽11共同作用,提高预浸料在重送过程中的直线度。
铺贴复合材料板簧时,平移小车5沿第一导轨3左右往复移动,柔性压辊9在升降气缸6的作用下沿成型模具8的弧面做凸轮运动。预浸料沿送料平台15从重送主动辊12和重送压辊13之间伸出,在重送主动辊12旋转、碾压的作用下,预浸料向前移动,实现预浸料的重送。并且重送压辊13的外周面设有硅橡胶,提高了其与重送主动辊12表面的机械摩擦系数,保证了预浸料重送的平稳性。重送过程中,预浸料经过热风装置14的加热,可以软化预浸料表面的树脂,提高预浸料铺贴的牢固性。而且通过控制重送主动辊12的线速度和平移小车5的线速度之间的差值,可以实现预浸料在成型模具8表面铺贴时的张力,从而提高预浸料的铺贴质量。
铺贴滚压的过程中,由于柔性压辊9的外周面设有柔性硅橡胶材料,当升降气缸6施加压力作用在柔性压辊9上时,硅橡胶材料产生非线性变形量,柔性压辊9下方受到摩擦力以及成型模具8表面的支反力变形,增大了压合面积,从而提高了预浸料贴合压力的稳定性。并且,升降气缸6通过调压阀与气源相连,可通过调节气压值来控制安装在铺放装置上的柔性压辊9与成型模具8表面的接触压力,使竖直方向升降气缸6施加稳定压力于柔性压辊9上,保证柔性压辊9作用在所铺设复合材料预浸料上的压力稳定性。
由图3所示,本发明还提供一种复合材料板簧铺放方法,应用该复合材料板簧铺放装置铺放复合材料板簧。首先进行复合材料板簧铺层设计,生成铺层数据,使该装置运行时,重送主动辊12的线速度和平移小车5的线速度之间的差值在0.1-10%,升降气缸6通过调节气压值来控制柔性压辊9与成型模具8表面的接触压力保持在10-280N,再把铺层数据导入复合材料板簧铺放装置的控制系统,启动该复合材料板簧铺放装置,使平移小车5沿第一导轨3左右移动,柔性压辊9在升降气缸6的作用下沿成型模具8的弧面做凸轮运动。平移小车5左右运动的过程中,待铺放的预浸料沿送料平台15从重送主动辊12和重送压辊13之间伸出,在重送主动辊12旋转、碾压的作用下,预浸料向前移动;升降气缸6施加压力于柔性压辊9上,将预浸料压实、贴合在成型模具上。重送过程中,预浸料经热风装置14加热、软化,提高预浸料铺贴的牢固性;而且通过控制重送主动辊12和平移小车5的线速度差值,实现预浸料在成型模具8表面铺贴时的张力,提高预浸料的铺贴质量;升降气缸6通过调节气压值来控制柔性压辊9与成型模具8表面的接触压力,保证柔性压辊9作用在所铺设复合材料预浸料上的压力稳定性。复合材料板簧铺放装置按照程序设计完成自动铺放后,最后转移成型模具及铺贴完成件即可完成复合材料板簧铺放。该方法替代人工铺贴,大幅提高复合材料板簧的生产效率,实现复合材料板簧的批量生产,可广泛应用于复合材料成型领域。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”、“外”、“背”、“中间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
惟以上所述者,仅为本发明的具体实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,故其等同组件的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改,皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。
Claims (10)
1.一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,其包括机架,所述机架的下部设有铺放平台,所述铺放平台的上方设有成型模具;所述机架的上方还设有可水平运动的移动装置,所述移动装置连接设有可竖直运动的铺放装置。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述移动装置包括第一导轨和平移小车,所述第一导轨与所述机架固定连接,所述平移小车通过滑块与所述第一导轨滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述移动装置还包括同步带结构,所述同步带结构包括设于所述机架两端的转轴,以及绕设于所述转轴的外周首尾相接的同步带,所述同步带与所述平移小车的上部固定连接;所述机架的一端还连接设有伺服电机,所述伺服电机的输出轴与所述机架一端的转轴相连接,在所述伺服电机的作用下,所述平移小车沿所述第一导轨左右运动。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述平移小车的上部设有升降气缸,所述升降气缸的活塞杆与所述铺放装置相连接,所述平移小车开设有导向孔,所述铺放装置设有导向块,所述导向块设于所述导向孔内,在所述升降气缸活塞杆的伸缩下,所述铺放装置沿所述定位孔做上下运动。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述铺放装置包括铺放装置侧板,所述铺放装置侧板连接设有重送主动辊和重送压辊,所述重送主动辊和所述重送压辊的外周面贴合;所述铺放装置侧板还连接设有柔性压辊,所述柔性压辊设于所述重送主动辊的左侧;所述铺放装置侧板还连接设有热风装置,所述热风装置设于所述柔性压辊的上方。
6.根据权利要求5所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述升降气缸通过调压阀与气源相连,通过调节气压值来控制安装在所述铺放装置上的柔性压辊与成型模具表面的压力。
7.根据权利要求5所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述铺放装置侧板还连接设有导布槽,所述导布槽设于所述柔性压辊和所述重送主动辊之间。
8.根据权利要求5所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述机架还连接设有送料平台,所述送料平台的左端设于所述重送主动辊的右侧,所述送料平台上还连接设有可调节挡板。
9.根据权利要求5所述的一种复合材料板簧铺放装置,其特征在于,所述重送压辊、所述柔性压辊的外周面设有硅橡胶。
10.一种复合材料板簧铺放方法,其特征在于,应用权利要求1-9任一项所述的一种复合材料板簧铺放装置铺放复合材料板簧,其包括以下步骤:
步骤一:进行复合材料板簧铺层设计;
步骤二:生成铺层数据;
步骤三:把铺层数据导入复合材料板簧铺放装置的控制系统;
步骤四:复合材料板簧铺放装置按照程序设计完成自动铺放;
步骤五:转移成型模具及铺贴完成件。
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