CN111745997B - 一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置及植入方法 - Google Patents

一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置及植入方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种融合于复合材料自动铺放装置的Z‑pin植入装置及植入方法,包括铺放支架、植入支架和植入机构,植入支架安装在铺放支架上,植入支架通过距离调整机构调整距离,植入支架通过角度调整机构调整角度,植入机构设在植入支架上,植入机构包括植入筒和植入枪杆,植入筒可拆卸的安装在植入支架上,植入筒上设有第一植入孔和第一挤料孔,第一植入孔为贯通的通孔,植入枪杆设在第一植入孔内并通过第一驱动源驱动在第一植入孔内上下移动,第一挤料孔与第一植入孔倾斜一定角度设置,挤料组件设在第一挤料孔侧面,本发明提供的融合于复合材料自动铺放装置的Z‑pin植入装置及植入方法,在复合材料铺放过程中植入Z‑pin,方便控制植入层和植入位置。

Description

一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置及植入 方法
技术领域
本发明涉及复合材料Z-pin增强技术领域,具体涉及一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置及植入方法。
背景技术
碳纤维复合材料具有强度大、弹性模量高、耐疲劳和耐化学腐蚀等优良性能,被广泛的应用在航空航天,汽车船舶和体育器材等领域。
Z-pin植入是一种复合材料三维增强的方法,主要适用于预浸料成形复合材料层合板、高筋和装配体等结构件,生产中多采用碳纤维复合材料做成的Z-pin。其原理是通过装置如超声枪或其他装置,将针状细杆的Z-pin沿Z方向压入到未固化的复合材料构件中,然后再共固化,Z-pin与复合材料构件各个铺层固结在一起,显著提高复合材料构件的抗分层,抗剥离等层间性能。
但是,目前Z-pin植入普遍采用复合材料铺放完成后再进行植入的方式,而后通过共固化成形,这种方法的不足之处在于:
(1)需要在铺放完成后,在特定在植入装置上完成植入,耗费制造时间与浪费制造成本;
(2)在铺放完成后的整体植入,无法实现不同铺放层组合植入控制,进一步提升铺放成形的复合材料构件层间强度。
发明内容
根据现有技术的不足,本发明的目的是提供一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置及植入方法,可以在复合材料铺放过程中植入Z-pin,植入层和位置可控,且具有高效率、高质量的特点。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,包括:
铺放支架;
植入支架,安装在所述铺放支架上,所述植入支架通过距离调整机构调整距离,所述植入支架通过角度调整机构调整角度;
植入机构,可拆卸的安装在所述植入支架上,所述植入机构包括植入筒和植入枪杆,所述植入筒可拆卸的安装在所述植入支架上,所述植入筒上设有第一植入孔和第一挤料孔,所述第一植入孔为贯通的通孔,所述植入枪杆设在所述第一植入孔内并通过第一驱动源驱动在所述第一植入孔内上下移动,所述第一挤料孔与所述第一植入孔连通且倾斜一定角度设置,所述挤料组件设在所述第一挤料孔侧面,其中,Z-pin通过所述挤料组件从所述第一挤料孔挤入所述第一植入孔中,再通过所述植入枪杆驱动从所述第一植入孔底端排出。
进一步地,所述角度调整机构包括第一支座、第一丝杠、第一电机、第一滑块和转动杆,所述第一支座固定在所述铺放支架上,所述第一电机安装在所述第一支座上且与所述第一丝杠连接,所述第一滑块通过丝杠螺母套设在所述第一丝杠上,所述转动杆的一端与所述第一滑块铰接。
进一步地,所述距离调整机构包括第二支座、第二丝杠、第二电机和第二滑块,所述第二支座一端通过铰接座与所述铺放支架铰接,另一端与所述转动杆的另一端铰接,所述第二电机安装在所述第二支座上且与所述第二丝杠连接,所述第二滑块通过丝杠螺母套设在所述第二丝杠上,所述植入支架与所述第二滑块固定。
进一步地,所述第一挤料孔上设有进料口,所述进料口下方设有切割斜面,所述切割斜面上设有切割刀片。
进一步地,所述挤料组件包括第一挤料辊、第二挤料辊、推送杆和第三驱动源,所述第一挤料辊活动安装在所述植入支架上且通过第二驱动源驱动转动,所述第二挤料辊通过第二驱动辊安装架安装在所述植入筒上,所述第一挤料辊和所述第二挤料辊设在所述进料口上方且轴线平行,所述第一挤料辊和所述第二挤料辊间设有间隙,所述间隙和所述进料口相对,Z-pin从所述间隙插入被所述第一挤料辊和所述第二挤料辊送入所述进料口中,所述推送杆设在所述第一挤料孔内并通过所述第三驱动源驱动在所述第一挤料孔中前后移动将Z-pin送入所述第一植入孔中。
进一步地,所述推送杆的末端设有推送件,所述推送件为上宽下窄的块状结构且靠近第一植入孔的内侧面为倾斜面,所述倾斜面的顶部设有切割刀片。
进一步地,所述植入筒底部可拆卸的安装有植入枪头,所述植入枪头内设有第二植入孔,所述第一植入孔和所述第二植入孔同心设置且上下连通。
进一步地,所述第二植入孔内设有橡胶套。
进一步地,所述植入支架上设有多组所述植入机构,多组所述植入机构中,多个所述植入筒设置成一排,多个所述挤料组件分别设在多个所述第一挤料孔侧面,通过一组所述第一驱动源同时驱动多个所述植入枪杆上下移动,通过一组所述第三驱动源同时驱动多个所述挤料组件前后移动。
一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入方法,包括:
步骤1、通过角度调整机构或距离调整机构分别调整植入支架的角度或与复合材料间的距离,进而调整植入机构和植入筒的角度或与复合材料间的距离;
步骤2、将Z-pin放入第一挤料孔,Z-pin通过挤料组件从第一挤料孔挤入第一植入孔中;
步骤3、通过第一驱动源驱动植入枪杆在第一植入孔内上下移动,使Z-pin从第一植入孔底端排出,进而被植入到复合材料中。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
1.本发明所述的一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,安装在铺放装置上,本Z-pin植入装置需要安装在铺放装置上,当自动铺放装置铺放复合材料时,本Z-pin植入装置在铺放复合材料的过程中植入Z-pin,从而控制植入层以及植入距离,提升Z-pin的增强效果,进一步提高复合材料构件的抗分层、抗剥离等层间性能。
2.本发明所述的一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,设有角度调整机构和距离调整机构,可以调节Z-pin的植入角度和与复合材料间的距离,实现了不同复合材料铺层层数和铺层组合的Z-pin植入,进一步提升复合材料构件层间性能。
3.本发明所述的一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,可根据需要设置多组植入机构中,多组植入机构中,多个植入筒设置成一排,多个挤料组件分别设在多个第一挤料孔侧面,通过一组第三驱动源可以驱动多个推送杆向前移动,将多根Z-pin同时且分别挤入多个植入筒中,通过一组第一驱动源可以驱动多个植入枪杆向下移动,使得Z-pin从第一植入孔的底端排出,从而将多根Z-pin同时植入到复合材料中。
4.本发明所述的一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,通过挤料组件进行挤料,所需挤料长度根据所需层数可以调节,以通过Z-pin增强复合材料构件层间性能。
附图说明
图1为发明的整体结构示意图。
图2为本发明角度调节机构和距离调节机构连接的结构示意图。
图3为本发明多组植入机构和植入支架连接的结构示意图。
图4为本发明植入机构和植入支架连接的结构示意图。
图5为本发明植入机构的爆炸示意图。
图6为本发明植入筒的结构示意图。
图7为本发明推送杆的结构示意图。
其中:1-铺放支架;
2-植入支架;21-第一固定件;22-第二固定件;23-第三固定件;
3-植入机构;31-植入组件;311-植入筒;3111-第一植入孔;3112-第一挤料孔;3113-进料口;3114-切割斜面;312-植入枪杆;313-第一驱动源;314-植入枪头;315-橡胶筒;32-挤料组件;321-第一挤料辊;322-第二挤料辊;323-推送杆;324-推送件;325-第二驱动源;326-第三驱动源;327-第二挤料辊安装架;
4-距离调整机构;41-第二支座;411-第四板件;412-第五板件;413-第六板件;42-第二丝杠;43-第二电机;44-第二滑块;45-铰接座;
5-角度调整机构;51-第一支座;511-第一板件;512-第二板件;513-第三板件;52-第一丝杠;53-第一电机;54-第一滑块;55-转动杆;
6-Z-pin。
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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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有特定的方位、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。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
本申请实施例通过提供一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,解决了现有技术的中Z-pin植入装置需要在铺放完成后,需要在特定在植入装置上完成植入,且无法实现不同层组合植入的问题,实现了在复合材料的铺放过程中植入Z-pin,且可以控制植入层以及植入距离。
一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,包括铺放支架1、植入支架2和植入机构3。
参照图1所示,铺放支架1,设在自动铺放装置上,本Z-pin植入装置需要安装在铺放装置上,当铺放装置铺放复合材料时,本Z-pin植入装置在铺放复合材料的过程中植入Z-pin,从而控制植入层以及植入距离,提升Z-pin的增强效果,进一步提高复合材料构件的抗分层、抗剥离等层间性能。
参照图1和图2所示,植入支架2,安装在铺放支架1上,植入支架2起支撑作用,当植入支架2通过距离调整机构4调整距离,植入支架2通过角度调整机构5调整角度。
参照图1和图4所示,植入机构3,可拆卸的安装在植入支架2上,通过植入支架2可以支撑植入机构3,植入机构3包括植入组件31和挤料组件32,植入组件31包括植入筒311和植入枪杆312,植入筒311上设有第一植入孔3111和第一挤料孔3112,第一植入孔3111为贯通的通孔,植入枪杆312设在第一植入孔3111内并通过第一驱动源313驱动在第一植入孔3111内上下移动,将Z-pin6从第一植入孔3111植入复合材料,第一挤料孔3112与第一植入孔3111连通且倾斜一定角度设置,挤料组件32设在第一挤料孔3112侧面将Z-pin6从第一挤料孔3112挤入第一植入孔3111,方便Z-pin6从第一植入孔3111植入复合材料。
当植入支架2角度或距离通过角度调整机构5或距离调整机构4调整时,植入机构3随植入支架2进行调整,使得植入筒311的角度或距离进行调整,进而调整Z-pin6的植入角度或植入距离。
其中,Z-pin6通过挤料组件32从第一挤料孔3112挤入第一植入孔3111中,进而通过第一驱动源313驱动植入枪杆312向下移动,使得Z-pin6从第一植入孔3111的底端排出,从而被植入到复合材料中。
第一驱动源313可以是电动或者各种形式的缸体或推动式动力器件,本发明实施例中,第一驱动源313为气缸。
参照图2所示,角度调整机构5包括第一支座51、第一丝杠52、第一电机53、第一滑块54和转动杆55,第一支座51固定在铺放支架1上,第一电机53安装在第一支座51上且与第一丝杠52连接,第一滑块54通过丝杠螺母套设在第一丝杠52上,转动杆55的一端与第一滑块54铰接。使用过程中,通过第一电机53带动第一丝杠52转动,进而带动第一滑块54在第一丝杠52上移动,使得转动杆55转动。
在本发明实施例中,第一支座51为“匚”形结构,包括一体成型的第一板件511、第二板件512和第三板件513,第一板件511的一侧与第二板件512一侧固定,第二板件512的另一侧与第三板件513的一侧固定,第一电机53通过螺栓固定在第一板件511上,第一丝杠52的一端与第一电机53的输出轴连接,另一端通过轴承活动安装在第三板件513上,第二板件512通过螺钉固定在铺放支架1上。
参照图2所示,距离调整机构4包括第二支座41、第二丝杠42、第二电机43和第二滑块44,第二支座41一端通过铰接座45与铺放支架1铰接,另一端与第二滑块44铰接,第二电机43安装在第二支座41上且与第二丝杠42连接,第二滑块44通过丝杠螺母套设在第二丝杠42上,植入支架2与第二滑块44固定。使用过程中,转动杆55转动可以带动第二支座41转动,从而调整角度,通过第二电机43带动第二丝杠42转动,进而带动第二滑块44在第二丝杠42上移动,使得植入支架2随第二滑块44移动,从而调整与复合材料间的距离。
在本发明实施例中,第二支座41为“匚”形结构,包括一体成型的第四板件411、第五板件412和第六板件413,第四板件411的一侧与第五板件412一侧固定,第五板件412的另一侧与第六板件413的一侧固定,第二电机43通过螺栓固定在第四板件411上,第二丝杠42的一端与第二电机43的输出轴连接,另一端通过轴承活动安装在第六板件413上,第五板件412与铺放支架1和转动杆55的另一端铰接。
通过角度调整机构5或距离调整机构4,可以对植入机构3的角度或与复合材料间的距离进行调整,进而调整植入筒311的角度或与复合材料间的距离,从而调整Z-pin6的植入角度或与复合材料间的距离。
参照图1所示,植入支架2的两侧对称设有两组角度调整机构5和两组距离调整机构4,通过两组角度调整机构5和两组距离调整机构4的共同作用,调整植入支架2的角度或与复合材料间的距离。通过在植入支架2的两侧对称设有两组角度调整机构5和两组距离调整机构4,使得植入支架2在调整角度或与复合材料间的距离时,保持平衡,不至于反生偏移。
参照图6所示,第一挤料孔3112上设有进料口3113,进料口3113下方设有切割斜面3114,切割斜面3114上设有切割刀片。Z-pin6从进料口进入第一挤料孔3112中,通过切割刀片,在Z-pin6通过挤料组件32从第一挤料孔3112挤入第一植入孔3111的过程中,切割刀片将Z-pin6切断,挤料组件32进而将切断的Z-pin6挤入第一植入孔3111中。
通过设置切割斜面3114,在挤料的过程中同时切料,省去了专门的切料步骤,简化了本装置的结构,提升了植入效率。
在挤料的过程中,可以提升挤料组件32将Z-pin6挤入第一植入孔3111中的速率,进而保证Z-pin6切割面的平整性。
参照图4和图5所示,挤料组件32包括第一挤料辊321、第二挤料辊322、推送杆323、推送件324和第三驱动源326,第一挤料辊321通过第二驱动源325驱动转动,第二挤料辊322通过第二挤料辊安装架327安装在植入筒311上,第二挤料辊安装架327通过螺钉安装在植入筒311上,第二挤料辊322活动安装在第二挤料辊安装架327,使得第二挤料辊322可以转动,第一挤料辊321和第二挤料辊322设成进料口3113上方且轴线平行,第一挤料辊321和第二挤料辊322间设有间隙,间隙设在进料口3113上方且与进料口位置相对,使得可以Z-pin6从间隙中插入进而可以被送到进料口3113中,推送杆323设在第一挤料孔3112内并通过第三驱动源326驱动在第一挤料孔3112中前后移动,推送杆323末端设有推送件324。
其中,第二驱动源325可以是电机,第一挤料辊321安装在第二驱动源325的输出轴上,第二挤料辊322的转轴通过轴承安装在第二挤料辊安装架327上,第一挤料辊321和第二挤料辊322设置成一排。通过第二驱动源325驱动第一挤料辊321转动,进而带动Z-pin6上下移动,使Z-pin6从间隙被送到进料口3113中,所需挤料长度根据所需层数可以调节。
优选地,为了在输送Z-pin6的过程中不破坏Z-pin6,第一挤料辊321和第二挤料辊322上设有橡胶圈,Z-pin6从间隙中插入进而被送到进料口3113的过程中,Z-pin6与橡胶圈直接接触。
第三驱动源326可以是电动或者各种形式的缸体或推动式动力器件,本发明实施例中,第三驱动源326为气缸。
参照图7所示,推送件324上为上宽下窄的块状结构且靠近第一植入孔3111的内侧面为倾斜面,例如楔形块或梯形块,该倾斜面顶部设有切割刀片,推送件324的倾斜面上的切割刀片可以与进料口3113下方切割斜面3114上切割刀片共同作用,切断Z-pin6。
参照图5所示,植入筒311下方还设有植入枪头314,植入枪头314可拆卸的安装在植入筒311底部,植入枪头314可以通过卡嵌或通过螺纹配合安装在植入筒311底部,植入枪头314内设有第二植入孔,第一植入孔3111和第二植入孔同心设置。植入筒311和植入枪头314均对Z-pin6起导向作用。
为了保护Z-pin6,防止Z-pin6发生破坏,第一植入孔3111和第二植入孔内均设有橡胶筒315。
参照图3所示,植入支架2上通过螺栓可拆卸的安装有多组植入机构3,每一植入机构3包括一个植入组件31和一个挤料组件32。
多组植入机构3中,多个植入筒311设置成一排,植入筒311通过螺母固定在第三固定件23上,多个挤料组件32分别设在多个第一挤料孔3112侧面,通过一组第三驱动源326可以驱动多个推送杆323向前移动,将多根Z-pin6同时且分别挤入多个植入筒311中,通过一组第一驱动源313可以驱动多个植入枪杆312向下移动,使得Z-pin6从第一植入孔3111的底端排出,从而将多根Z-pin6同时植入到复合材料中。
具体地,第一驱动源313包括第一气缸和第一气缸杆,第一气缸杆和多个植入枪杆312间设有第一固定件,多个植入枪杆312的顶端通过螺母固定在第一固定件上,第一气缸杆的末端通过螺母固定在第一固定件上。通过第一气缸带动第一气缸杆上下移动,可以带动第一固定件上下移动,从而带动多个植入枪杆312上下移动。
本发明实施例中,一组第一驱动源313中包括2个第一驱动源313,使得多个植入枪杆312在上下移动的过程中保持平衡。
第三驱动源326包括第二气缸和第二气缸杆,第二气缸杆和多个推送杆323间设有第二固定件22,多个推送杆323的一端通过螺母固定在第二固定件22上,另一端设置推送件324,第二气缸杆的末端通过螺母固定在第二固定件22上。通过第二气缸带动第二气缸杆前后移动,可以带动第二固定件22上下移动,从而带动多个推送杆323前后移动。
本发明实施例中,一组第二驱动源325中包括2个第二驱动源325,使得多个推送杆323在前后移动的过程中保持平衡。
在实际使用过程中,可以根据需要安装相应数量的植入机构3,以达到较好的增强效果。
一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入方法:
步骤1、通过角度调整机构5或距离调整机构4分别调整植入支架2的角度或与复合材料间的距离,进而调整植入机构3和植入筒311的角度或与复合材料间的距离;
步骤2、将Z-pin6放入第一挤料孔3112,Z-pin6通过挤料组件32从第一挤料孔3112挤入第一植入孔3111中;
步骤3、通过第一驱动源313驱动植入枪杆312在第一植入孔3111内上下移动,使Z-pin6从第一植入孔3111底端排出,进而被植入到复合材料中。
在上述步骤1中,通过角度调整机构5或距离调整机构4分别调整植入支架2的角度或与复合材料间的距离时,通过第一电机53带动第一丝杠52转动,进而带动第一滑块54在第一丝杠52上移动,使得转动杆55转动,进而带动第二支座41转动,从而调整植入支架2的角度,通过第二电机43带动第二丝杠42转动,进而带动第二滑块44在第二丝杠42上移动,使得植入支架2随第二滑块44移动,从而调整植入支架2的距离,通过对植入支架2的角度或与复合材料间的距离进行调节,对植入机构3的角度或与复合材料间的距离进行调整,进而调整植入筒311的角度或与复合材料间的距离,从而调整Z-pin6的植入角度或与复合材料间的距离。
在上述步骤2中,通过挤料组件32将Z-pin6从第一挤料孔3112挤入第一植入孔3111中时,将Z-pin6从间隙中插入,第二驱动源325驱动第一挤料辊321转动,使Z-pin6被第一挤料辊321和第二挤料辊322传动进而被送到进料口3113中,通过第三驱动源326驱动推送杆323在第一挤料孔3112中前后移动,将Z-pin6挤入第一植入孔3111中。
由于进料口3113下方设有切割斜面3114,切割斜面3114上设有切割刀片,Z-pin6从进料口3113进入第一挤料孔3112的过程中,通过切割刀片将Z-pin6切断,推送杆323进而将切断的Z-pin6挤入第一植入孔3111中。
另外,推送杆323末端设有推送件324,推送件324的内侧面为倾斜面,该倾斜面顶部设有切割刀片,推送件324的倾斜面上的切割刀片可以与进料口3113下方切割斜面3114上切割刀片共同作用,切断Z-pin6。
通过第一挤料辊321和第二挤料辊322传动送料,可以调节Z-pin6的挤料长度,Z-pin6的挤料长度根据所需层数决定。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于,包括:
铺放支架;
植入支架,安装在所述铺放支架上,所述植入支架通过距离调整机构调整距离,所述植入支架通过角度调整机构调整角度;
植入机构,可拆卸的安装在所述植入支架上,所述植入机构包括植入筒、植入枪杆和挤料组件,所述植入筒可拆卸的安装在所述植入支架上,所述植入筒上设有第一植入孔和第一挤料孔,所述第一植入孔为贯通的通孔,所述植入枪杆设在所述第一植入孔内并通过第一驱动源驱动在所述第一植入孔内上下移动,所述第一挤料孔与所述第一植入孔连通且倾斜一定角度设置,所述第一挤料孔上设有进料口,所述进料口下方设有切割斜面,所述切割斜面上设有切割刀片,所述挤料组件设在所述第一挤料孔侧面,所述挤料组件包括推送杆和第三驱动源,所述推送杆设在所述第一挤料孔内并通过所述第三驱动源驱动在所述第一挤料孔中前后移动,所述推送杆的末端设有推送件,所述推送件靠近第一植入孔的内侧面为倾斜面,所述倾斜面的顶部设有切割刀片,Z-pin通过所述推送件的倾斜面上的切割刀片与所述进料口下方切割斜面上切割刀片共同作用被切断,进而通过所述挤料组件从所述第一挤料孔挤入所述第一植入孔中,再通过所述植入枪杆驱动从所述第一植入孔底端排出。
2.根据权利要求1所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述角度调整机构包括第一支座、第一丝杠、第一电机、第一滑块和转动杆,所述第一支座固定在所述铺放支架上,所述第一电机安装在所述第一支座上且与所述第一丝杠连接,所述第一滑块通过丝杠螺母套设在所述第一丝杠上,所述转动杆的一端与所述第一滑块铰接。
3.根据权利要求2所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述距离调整机构包括第二支座、第二丝杠、第二电机和第二滑块,所述第二支座一端通过铰接座与所述铺放支架铰接,另一端与所述转动杆的另一端铰接,所述第二电机安装在所述第二支座上且与所述第二丝杠连接,所述第二滑块通过丝杠螺母套设在所述第二丝杠上,所述植入支架与所述第二滑块固定。
4.根据权利要求1所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述挤料组件还包括第一挤料辊和第二挤料辊,所述第一挤料辊活动安装在所述植入支架上且通过第二驱动源驱动转动,所述第二挤料辊通过第二驱动辊安装架安装在所述植入筒上,所述第一挤料辊和所述第二挤料辊设在所述进料口上方且轴线平行,所述第一挤料辊和所述第二挤料辊间设有间隙,所述间隙和所述进料口相对,Z-pin从所述间隙插入被所述第一挤料辊和所述第二挤料辊送入所述进料口中。
5.根据权利要求4所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述推送件为上宽下窄的块状结构。
6.根据权利要求1所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述植入筒底部可拆卸的安装有植入枪头,所述植入枪头内设有第二植入孔,所述第一植入孔和所述第二植入孔同心设置且上下连通。
7.根据权利要求6所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述第二植入孔内设有橡胶套。
8.根据权利要求1所述的融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入装置,其特征在于:所述植入支架上设有多组所述植入机构,多组所述植入机构中,多个所述植入筒设置成一排,多个所述挤料组件分别设在多个所述第一挤料孔侧面,通过一组所述第一驱动源同时驱动多个所述植入枪杆上下移动,通过一组所述第三驱动源同时驱动多个所述推送杆前后移动。
9.一种融合于复合材料自动铺放装置的Z-pin植入方法,其特征在于,使用权利要求1-8任一项所述的Z-pin植入装置,包括:
步骤1、通过角度调整机构或距离调整机构分别调整植入支架的角度或与复合材料间的距离,进而调整植入机构和植入筒的角度或与复合材料间的距离;
步骤2、将Z-pin放入第一挤料孔,Z-pin通过挤料组件从第一挤料孔挤入第一植入孔中;
步骤3、通过第一驱动源驱动植入枪杆在第一植入孔内上下移动,使Z-pin从第一植入孔底端排出,进而被植入到复合材料中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107908151B (zh) * 2017-12-18 2024-03-26 哈尔滨工业大学(威海) 一种z-pin插针控制系统及插补方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4030989A1 (de) * 1990-10-01 1992-04-09 Airbus Gmbh Verfahren und vorrichtung zum verstaerken von bauteilen aus lagen von faserverstaerktem thermoplastischem kunststoff
JPH10258471A (ja) * 1997-03-19 1998-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 積層型複合材構造体及びその製作方法
JP4346751B2 (ja) * 1999-10-04 2009-10-21 富士重工業株式会社 長繊維織物の固定方法
US7008689B2 (en) * 2001-07-18 2006-03-07 General Electric Company Pin reinforced, crack resistant fiber reinforced composite article
US7353580B2 (en) * 2005-06-22 2008-04-08 Northrop Grumman Corporation Technique for automatically analyzing Z-pin dynamic insertion data
CN102431179B (zh) * 2011-09-05 2013-11-20 南京航空航天大学 Z-pin过渡植入装置及方法
KR101394955B1 (ko) * 2012-09-07 2014-05-14 경상대학교산학협력단 Z-피닝 장치
KR101518138B1 (ko) * 2013-12-12 2015-05-07 서울과학기술대학교 산학협력단 푸쉬핀을 이용한 z-피닝장치
CN203957370U (zh) * 2014-06-30 2014-11-26 南京航空航天大学 Z-pin超声植入的装置
CN111284045B (zh) * 2018-12-07 2021-10-08 长春设备工艺研究所 一种高可靠性高效率多根Z-pin压入及切割机构
CN111284044A (zh) * 2018-12-07 2020-06-16 长春设备工艺研究所 一种高精度四轴联动多根 Z-pin植入三维增强装置
CN110027304B (zh) * 2019-05-04 2020-09-08 陕西道博复合材料有限公司 复合材料层合板Z-pin连续植入装置及方法

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