CN111421854A - 一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了材料制造技术领域的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，包括纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区和堆叠区；该纤维裁切堆叠线运转方向依次为：纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区、堆叠区；所述纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区均通过传送带进行材料传递；本发明通过切割区可以裁切多层材料，实现多层切割；通过纤维裁切堆叠线可实现大批量、自动化、高节拍生产；通过多工位配合实现产线的快速生产满足汽车行业产量要求；纤维裁切堆叠线由纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区和堆叠区构成，可设计成模块化，方便改造和替换。

Description

一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线
技术领域
本发明涉及材料制造技术领域，具体为一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线。
背景技术
随着能源危机加剧和更加严格的汽车排放标准，全球各主要汽车使用国家相继出台了燃油车的禁用时间表，因此电动车和燃料电池车将逐渐成为市场的发展趋势。但因为电池所带来的额外重量造成了电动车和燃料车自重过大，续航里程不足等问题。
先进复合材料具有密度低、比强度高、比刚度高、疲劳耐久性好等一系列优点，成为汽车实现轻量化的理想材料。
现阶段制约复合材料在汽车行业大批量运用的主要因素有材料成本和制造工艺。
传统的复合材料成型工艺无法满足汽车行业大批量、高节拍的生产需求，近年来为适应汽车工业需求，复合材料制造必须实现自动化连续生产，同时兼具生产节拍短、制造质量稳定等特点。因此，一些相应的工艺逐渐出现，如湿法模压工艺(WCM)、高压树脂传递模塑工艺(HP-RTM)等。在材料成型的生产过程中不易进行多层切割，较难实现大批量的自动工序，设备模块化较难，分工不明确。
基于此，本发明设计了一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，包括纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区和堆叠区；
该纤维裁切堆叠线运转方向依次为：纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区、堆叠区；
所述纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区均通过传送带进行材料传递；
所述纤维裁切堆叠线各个区域均设计有扩展接口，可以与MES等生产管理系统进行连接；
所述纤维开卷区至少包含纤维传动履带、纤维支撑轴、控制电机和纤维料卷；
所述加热或焊接区至少包含超声波焊接装置或加热装置和转动机构；
所述切割区至少包含纤维切割设备；
所述切割区的纤维切割设备至少包含主机框架、切割头、真空系统、控制系统、安全装置、传动机构、切割和排版程序；
所述切割区可以裁切多层材料；
所述传送区至少包含电机传动装置；
所述传送区用于传送并暂存已切割好的料层，便于后面堆叠拾取。
所述堆叠区至少包含堆叠的拾取设备、堆叠台面、检验系统和贴码机。
优选的，所述纤维开卷区的纤维支撑轴使用钢管，并在钢管上设计有纤维料卷的夹持盘，用于固定料卷，防止在开卷过程中出现角度偏差，并保证料卷具有一定的张力。
优选的，所述纤维开卷区纤维支撑轴通过轴承与控制电机连接，电机带动轴承转动，轴承的转动带动纤维支撑轴转动。
优选的，所述纤维开卷区设计有备用纤维卷的纤维支撑轴，在一卷料卷使用完成后系统根据程序控制自动启动备用料卷，这样可以防止停顿，保证产线的连续性生产。
优选的，所述纤维开卷区支持多卷材料的开卷，所述纤维开卷区的纤维料卷可以放置不同角度的纤维布，通过在程序中输入对应角度值进行区分。
优选的，所述纤维开卷区上的纤维是带有热塑性定型粉的干布或热塑性的纤维预浸卷材。
优选的，所述加热或焊接区的超声波焊接装置可以与纤维切割头集成，也使用超声焊接机器人。
优选的，所述加热或焊接区的加热装置为红外线加热热辐射传热，外部使用保温隔热罩进行隔离防护。
优选的，所述纤维裁切堆叠线中纤维开卷区、加热或焊接区和切割区的传动机构联动运行，处于同一节拍，所述传送区与前面工作区不联动。
优选的，所述拾取设备是带拾取抓手的拾取机器人；
所述检验系统是重量和光学检测系统，保证堆叠的正确性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过切割区可以裁切多层材料，实现多层切割；
(2)通过纤维裁切堆叠线可实现大批量、自动化、高节拍生产；
(3)通过多工位配合实现产线的快速生产满足汽车行业产量要求；
(4)纤维裁切堆叠线由纤维开卷区、加热或焊接区、切割区、传送区和堆叠区构成，可设计成模块化，方便改造和替换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明纤维裁切堆叠线的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-纤维开卷区，2-加热或焊接区，3-切割区，4-传送区，5-堆叠区，6-传送带，7-纤维支撑轴，8-拾取机器人，9-超声焊接机器人，10-纤维切割设备，11-堆叠台面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，包括纤维开卷区1、加热或焊接区2、切割区3、传送区4和堆叠区5，该纤维裁切堆叠线运转方向依次为：纤维开卷区1、加热或焊接区2、切割区3、传送区4、堆叠区5，均通过传送带6进行材料传递；
纤维裁切堆叠线各个区域均设计有扩展接口，可以与MES等生产管理系统进行连接；
纤维开卷区1至少包含纤维传动履带、纤维支撑轴7、控制电机和纤维料卷；纤维开卷区1的纤维支撑轴7使用钢管，并在钢管上设计有纤维料卷的夹持盘，用于固定料卷，防止在开卷过程中出现角度偏差，并保证料卷具有一定的张力。
纤维开卷区1纤维支撑轴7通过轴承与控制电机连接，电机带动轴承转动，轴承的转动带动纤维支撑轴7转动，纤维开卷区1设计有备用纤维卷的纤维支撑轴7，在一卷料卷使用完成后系统根据程序控制自动启动备用料卷，这样可以防止停顿，保证产线的连续性生产；纤维开卷区1支持多卷材料的开卷，纤维开卷区1的纤维料卷可以放置不同角度的纤维布，通过在程序中输入对应角度值进行区分；纤维开卷区1上的纤维是带有热塑性定型粉的干布或热塑性的纤维预浸卷材。
加热或焊接区2至少包含超声波焊接装置或加热装置和转动机构；加热或焊接区2的超声波焊接装置可以与纤维切割头集成，也使用超声焊接机器人9；加热或焊接区2的加热装置为红外线加热热辐射传热，外部使用保温隔热罩进行隔离防护。
切割区3至少包含纤维切割设备10；切割区3的纤维切割设备10至少包含主机框架、切割头、真空系统、控制系统、安全装置、传动机构、切割和排版程序，此套结构为现有设备，实现安全切割生产；切割区3可以裁切多层材料；
传送区4至少包含电机传动装置；传送区4用于传送并暂存已切割好的料层，便于后面堆叠拾取。
纤维裁切堆叠线中纤维开卷区1、加热或焊接区2和切割区3的传动机构联动运行，处于同一节拍，传送区4与前面工作区不联动。
堆叠区5至少包含堆叠的拾取设备、堆叠台面11、检验系统和贴码机；拾取设备是带拾取抓手的拾取机器人8；检验系统是重量和光学检测系统，保证堆叠的正确性。
具体的实施包含如下步骤：
将由带有热塑性定型粉的纤维制成的纤维料卷或热塑性的纤维预浸卷材放置在纤维开卷区1的纤维支撑轴上7，开启设备，通过控制电机旋转纤维支撑轴7以带动纤维料卷转动，从而进行开卷操作。
可一次性展开多层纤维料卷，展开的料卷数根据实际产品的铺层设计和单层纤维的厚度进行判定。
纤维料卷展开以后通过传送带6传送到加热或焊接区2，使用超声焊接机器人9焊接多层料片使之固定。
焊接完成以后通过传送带6传到切割区3，根据切割图形，使用纤维切割设备10切割已被焊接好的料片。
切割好的料片通过传送带6传送到传送区4，此时传送带6运动一段距离后停止，此时拾取机器人8开始拾取传送带6上的已被切割好的叠层，拾取完成后将叠层转移至堆叠区5进行最终铺层的堆叠。
通过视觉检验系统检测以后，贴上二维码或条码标签(视觉检验系统为现有系统设备，不做继续公开)。
此时可入库或传送到下一工序。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：包括纤维开卷区(1)、加热或焊接区(2)、切割区(3)、传送区(4)和堆叠区(5)；
该纤维裁切堆叠线运转方向依次为：纤维开卷区(1)、加热或焊接区(2)、切割区(3)、传送区(4)、堆叠区(5)；
所述纤维开卷区(1)、加热或焊接区(2)、切割区(3)、传送区(4)均通过传送带(6)进行材料传递；
所述纤维裁切堆叠线各个区域均设计有扩展接口，可以与MES等生产管理系统进行连接；
所述纤维开卷区(1)至少包含纤维传动履带、纤维支撑轴(7)、控制电机和纤维料卷；
所述加热或焊接区(2)至少包含超声波焊接装置或加热装置和转动机构；
所述切割区(3)至少包含纤维切割设备(10)；
所述切割区(3)的纤维切割设备(10)至少包含主机框架、切割头、真空系统、控制系统、安全装置、传动机构、切割和排版程序；
所述切割区(3)可以裁切多层材料；
所述传送区(4)至少包含电机传动装置；
所述传送区(4)用于传送并暂存已切割好的料层，便于后面堆叠拾取。
所述堆叠区(5)至少包含堆叠的拾取设备、堆叠台面(11)、检验系统和贴码机。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述纤维开卷区(1)的纤维支撑轴(7)使用钢管，并在钢管上设计有纤维料卷的夹持盘。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述纤维开卷区(1)纤维支撑轴(7)通过轴承与控制电机连接。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述纤维开卷区(1)设计有备用纤维卷的纤维支撑轴(7)，在一卷料卷使用完成后系统根据程序控制自动启动备用料卷。
5.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述纤维开卷区(1)支持多卷材料的开卷，所述纤维开卷区(1)的纤维料卷可以放置不同角度的纤维布，通过在程序中输入对应角度值进行区分。
6.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述纤维开卷区(1)上的纤维是带有热塑性定型粉的干布或热塑性的纤维预浸卷材。
7.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述加热或焊接区(2)的超声波焊接装置可以与纤维切割头集成，也使用超声焊接机器人(9)。
8.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述加热或焊接区(2)的加热装置为红外线加热热辐射传热，外部使用保温隔热罩进行隔离防护。
9.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述纤维裁切堆叠线中纤维开卷区(1)、加热或焊接区(2)和切割区(3)的传动机构联动运行，处于同一节拍，所述传送区(4)与前面工作区不联动。
10.根据权利要求1所述的一种汽车用复合材料连续生产的纤维裁切堆叠线，其特征在于：所述拾取设备是带拾取抓手的拾取机器人(8)；
所述检验系统是重量和光学检测系统，保证堆叠的正确性。
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