CN111923106A - 一种复合材料预浸料的裁剪装置及裁剪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料预浸料的裁剪装置及裁剪方法,裁剪装置包括:基座;摇杆,摇杆的一端转动安装在基座上;裁剪系统,裁剪系统安装在摇杆上;第一调向系统,第一调向系统安装在基座上且与摇杆相连接,以调节和显示摇杆相对于基座的偏转角度。该复合材料预浸料的裁剪装置及裁剪方法结构简单、操作方便,可快速准确地将裁剪刀调整至所需纤维角度方向,确保纤维裁剪角度的准确性和一致性、提高裁剪效率。

Description

一种复合材料预浸料的裁剪装置及裁剪方法
技术领域
本发明涉及复合材料成型技术领域,具体而言,涉及一种复合材料多向铺叠预浸料的裁剪装置及裁剪方法。
背景技术
复合材料因具有高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀等特性,广泛应用于航空、航天、高铁、汽车等领域。在复合材料的各类成型工艺当中,预浸料(纤维布)的裁剪都是必不可少的一个环节,因此,裁剪装置的应用对于复合材料的成型效率有极其重要的作用。
目前,预浸料(纤维布)的裁剪主要分为两大类:一是下料机进行裁剪备料,其主要应用于大尺寸部件的成型,如机翼、扰流板、下垂板等;二是工人使用剪刀等手工裁剪,其主要应用于小尺寸部件的成型,如各类缩比试验件、小型零部件等。
然而,国内的下料机基本依靠进口,成本较高,主要应用在一些大型企业。相比之下,人工裁剪占比较高,但是,工人使用剪刀等裁剪预浸料(纤维布)存在以下问题:纤维角度难以保证;纤维角度的一致性差;裁剪效率极低等。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种复合材料预浸料的裁剪装置及裁剪方法,以解决现有技术中的裁剪装置纤维角度难以保证、纤维角度一致性差、裁剪效率低的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种复合材料预浸料的裁剪装置,所述裁剪装置包括:
基座;
摇杆,摇杆的一端转动安装在基座上;
裁剪系统,裁剪系统安装在摇杆上;
第一调向系统,第一调向系统安装在基座上且与摇杆相连接,以调节和显示摇杆相对于基座的偏转角度。
进一步地,第一调向系统包括:
第一角度仪,第一角度仪呈弧形,第一角度仪上设有角度刻度,第一角度仪的一端通过一第一螺栓安装在基座上,第一角度仪上设有第一弧形通槽,摇杆上设有一第二螺栓,第二螺栓设置在第一弧形通槽内。
进一步地,裁剪系统与摇杆可转动地连接,裁剪装置还包括一用于调节和显示裁剪系统相对于摇杆的偏转角度的第二调向系统。
进一步地,第二调向系统包括:
第二角度仪,第二角度仪呈弧形,第二角度仪上设有角度刻度,第二角度仪的一端通过一第三螺栓安装在摇杆上,第二角度仪上设有第二弧形通槽,裁剪系统上设有一第四螺栓,第四螺栓设置在第二弧形通槽内。
进一步地,摇杆的顶部设有一球形转轴,裁剪系统的中部通过球形转轴可转动地连接在摇杆的顶部。
进一步地,裁剪系统的两端分别铰接一第一伸缩杆和一第二伸缩杆,第一伸缩杆和第二伸缩杆的另一端均与摇杆的下端连接。
进一步地,基座上设有一凹槽,摇杆、第一伸缩杆和第二伸缩杆的下端均置于凹槽内。
进一步地,裁剪系统包括:
裁剪导向座,裁剪导向座上设有裁剪导向槽,裁剪导向座安装在摇杆上;
裁剪刀,活动设置在裁剪导向槽内;
滑杆,沿裁剪导向槽的长度方向设置在裁剪导向座上,滑杆上设有长度刻度。
进一步地,裁剪导向槽的形状为直线形、弧形或角形。
根据本发明的另一方面,提供了一种复合材料预浸料的裁剪方法,采用上述的裁剪装置对复合材料预浸料进行裁剪,该裁剪方法包括以下步骤:
步骤S1:展铺好需要裁剪的复合材料预浸料,将裁剪装置的基座沿预浸料的纤维方向安放;
步骤S2:转动摇杆,根据第一角度仪上的角度刻度将裁剪系统调至所需纤维角度,拧紧第一螺栓和第二螺栓;当所需纤维角度不在第一调向系统的调节范围时,使裁剪系统相对于摇杆转动,根据第二角度仪上的角度刻度将裁剪系统调至所需纤维角度,拧紧第三螺栓和第四螺栓;
步骤S3:裁剪系统的角度调节完成后,将裁剪刀移至裁剪起始位置,根据滑杆上的长度刻度移动裁剪刀对复合材料预浸料进行裁剪,得到所需要的尺寸大小的复合材料预浸料。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)、本发明的裁剪装置结构简单,操作方便,可快速准确的将裁剪刀调整至所需纤维角度方向,确保纤维裁剪角度的准确性和一致性、提高裁剪效率;
(2)、本发明的裁剪装置具有广泛的适用性,对于任何角度、任意形状的复合材料预浸料都可通过第一调向系统、第二调向系统及更换不同的裁剪系统来实现准确裁剪;
(3)、本发明的裁剪装置尤其在复合材料预浸料展铺开较大时,通过人工剪刀裁剪难操作,角度观察标记不准确时,能够实现高效精准的裁剪。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例的裁剪装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的裁剪装置中裁剪导向座为直线形时的结构示意图。
图3为本发明实施例的裁剪装置中裁剪导向座为弧形时的结构示意图。
图4为本发明实施例的裁剪装置中裁剪导向座为角形时的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
1、基座;2、摇杆;3、裁剪系统;4、第一调向系统;5、第二调向系统;6、球形转轴;7、第一伸缩杆;8、第二伸缩杆;9、销轴;11、凹槽;31、裁剪导向座;32、裁剪刀;33、滑杆;41、第一角度仪;42、第一螺栓;43、第二螺栓;51、第二角度仪;52、第三螺栓;53、第四螺栓;311、裁剪导向槽;411、第一弧形通槽;511、第二弧形通槽。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样,“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接,而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。
参见图1至图4,一种本发明实施例的复合材料预浸料的裁剪装置,该裁剪装置主要包括基座1、摇杆2、裁剪系统3和第一调向系统4。其中,摇杆2的下端通过一根销轴9转动安装在基座1上;裁剪系统3安装在摇杆2上,该裁剪系统3用于对复合材料预浸料进行裁剪;第一调向系统4安装在基座1上且与摇杆2活动连接,该第一调向系统4用于调节并显示摇杆2相对于基座1的偏转角度。
上述的复合材料预浸料的裁剪装置,通过在基座1上转动安装摇杆2,在摇杆2上安装裁剪系统3,在基座1上安装第一调向系统4,并且将该第一调向系统4与摇杆2相连接;在对复合材料预浸料进行裁剪之前,展铺好需要裁剪的复合材料预浸料,将裁剪装置的基座1沿预浸料的纤维方向安放;转动摇杆2,根据第一调向系统4显示的角度将裁剪系统3调至所需纤维角度,然后固定住摇杆2;利用裁剪系统3即可对预浸料沿设定角度进行裁剪。该裁剪装置结构简单、操作方便,可快速准确的将裁剪系统3调整至所需纤维角度方向,通过第一调向系统4可更换裁剪系统3的裁剪角度,实现高效精准裁剪。
具体来说,参见图1,在本实施例中,第一调向系统4包括第一角度仪41,该第一角度仪41呈弧形,在第一角度仪41上设置有角度刻度(图中为示出),该第一角度仪41的一端通过一根第一螺栓42安装在基座1上,该第一角度仪41上还设置有第一弧形通槽411,在摇杆2上设置有一根第二螺栓43,该第二螺栓43穿设在第一弧形通槽411内并可在第一弧形通槽411内移动。在对裁剪系统3进行角度调节时,先拧松第二螺栓43,转动摇杆2至所需角度,然后拧紧第二螺栓43和第一螺栓42,将基座1与摇杆2之间的角度固定住即可,通过第一角度仪41上的角度刻度可显示此时摇杆2相对于基座1的偏转角度。该第一调向系统4结构简单,调节方便。
由于第一调向系统4的角度调节范围具有一定的局限性,为了进一步提高该裁剪装置的角度调节范围,参见图1,在本实施例中,裁剪系统3与摇杆2可转动地连接,该裁剪装置中还设置有一个用于调节和显示裁剪系统3相对于摇杆2的偏转角度的第二调向系统5。在通过第一调向系统4调节完角度之后,若仍未达到预定角度,此时可将裁剪系统3相对于摇杆2转动,并通过第二调向系统5调节和显示裁剪系统3相对于摇杆2的偏转角度。如此,该裁剪装置具有更加广泛的适用性,对于任何角度的复合材料预浸料都可通过该第一调向系统4和第二调向系统5联合进行调节,实现各种角度预浸料的准确裁剪。
具体地,参见图1,在本实施例中,第二调向系统5包括第二角度仪51,该第二角度仪51呈弧形,在第二角度仪51上设置有角度刻度(图中未示出),该第二角度仪51的一端通过一根第三螺栓52安装在摇杆2上,第二角度仪51上还设置有第二弧形通槽511,裁剪系统3上设置有一根第四螺栓53,该第四螺栓53活动穿设在第二弧形通槽511内。在通过第一调向系统4进行角度调节之后,若还要利用第二调向系统5调节角度,则先拧松第四螺栓53,转动裁剪系统3至所需角度,然后拧紧第四螺栓53和第三螺栓52,将摇杆2与裁剪系统3之间的角度固定住即可,通过第二角度仪51上的角度刻度可显示此时裁剪系统3相对于摇杆2的偏转角度。该第二调向系统5结构简单,调节方便。
具体地,参见图1,在本实施例中,在摇杆2的顶部设置有一根球形转轴6,裁剪系统3的中部通过该球形转轴6可转动地连接在摇杆2的顶部。结构简单、动作可靠、转动灵活。进一步地,参见图1,在裁剪系统3的两端还分别铰接有一根第一伸缩杆7和一根第二伸缩杆8,该第一伸缩杆7和第二伸缩杆8的另一端均与摇杆2的下端连接。在裁剪系统3相对于摇杆2转动以调节角度时,该第一伸缩杆7和第二伸缩杆8可根据角度大小及方向进行伸缩,完成角度调节后第一伸缩杆7和第二伸缩杆8固定。该第一伸缩杆7和第二伸缩杆8可采用现有的伸缩杆。
在本实施例中,基座1上还设置有一个凹槽11,摇杆2、第一伸缩杆7和第二伸缩杆8的下端均设置在该凹槽11内。转动摇杆2以调节角度是,摇杆2、第一伸缩杆7和第二伸缩杆8的下端一起在凹槽11内摆动。
具体地,参见图1,在本实施例中,裁剪系统3包括裁剪导向座31、裁剪刀32和滑杆33。其中,裁剪导向座31通过球形转轴6可转动地安装在摇杆2的顶部,在裁剪导向座31上设置有一个裁剪导向槽311;裁剪刀32活动设置在该裁剪导向槽311内;滑杆33沿裁剪导向槽311的长度方向设置在裁剪导向座31上,并且在该滑杆33上沿其长度方向设置有长度刻度(图中未示出)。在对预浸料进行裁剪之前,将裁剪刀32置于滑杆33上的长度刻度的0刻度位置,沿长度刻度方向移动裁剪刀32对预浸料进行裁剪,方便记录裁剪尺寸。
参见图2、图3和图4,裁剪导向槽311的形状可以为直线形、弧形或角形等多种形状。当所需预浸料形状为直线形件时,可采用直线形的裁剪导向座31,其上设置直线形的裁剪导向槽311;当所需预浸料形状为弧形件时,可采用弧形的裁剪导向座31,其上设置弧形的裁剪导向槽311;当所需预浸料形状为矩形件时,可采用角形的裁剪导向座31,其上设置角形的裁剪导向槽311。与此同时,各种形状的裁剪导向座31上配合的滑杆33也进行对应的形状变化。如此设置,可提高相应形状的预浸料的裁剪效率。
上述的复合材料预浸料的裁剪装置的使用方法,包括以下步骤:
第一步,操作前期准备
装配好裁剪装置,将裁剪刀32调至长度刻度的0点位置,将裁剪系统3调至角度刻度的0度位置;
展铺好需要裁剪的预浸料(纤维布),将裁剪装置的基座1沿预浸料的纤维方向安放完成;
第二步,根据所需纤维铺放角度调节调向系统
沿销轴9转动裁剪装置中的摇杆2,根据第一角度仪41的角度刻度数调至所需纤维角度,拧紧第一螺栓42和第二螺栓43;当角度不在第一角度仪41的调节范围时,将裁剪系统3沿球形转轴6转动,根据第二角度仪51的角度刻度数调至所需纤维角度,拧紧第三螺栓52和第四螺栓53,裁剪系统3转动过程中第一伸缩杆7和第二伸缩杆8根据转动角度大小及方向进行伸缩,裁剪系统3转动完成后伸缩杆固定,实现裁剪系统3任意裁剪角度调节;
第三步,根据所需尺寸裁剪预浸料
裁剪系统3的角度调节完成后,将裁剪刀32移至裁剪起始位置,根据滑杆33上的长度刻度移动裁剪刀32,对复合材料预浸料进行裁剪,得到所需要的尺寸大小的复合材料预浸料。
当所需预浸料形状为直线形件时,可采用如图1和2所示的裁剪导向座31;当所需预浸料形状为弧形件时,可采用如图3所示的裁剪导向座31;当所需预浸料形状为矩形件时,可采用如图4所示的裁剪导向座31;配合的滑杆33也进行对应的形状变化,操作方法相同。
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,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述裁剪装置包括:
基座(1);
摇杆(2),所述摇杆(2)的一端转动安装在所述基座(1)上;
裁剪系统(3),所述裁剪系统(3)安装在所述摇杆(2)上;
第一调向系统(4),所述第一调向系统(4)安装在所述基座(1)上且与所述摇杆(2)相连接,以调节和显示所述摇杆(2)相对于所述基座(1)的偏转角度。
2.根据权利要求1所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述第一调向系统(4)包括:
第一角度仪(41),所述第一角度仪(41)呈弧形,所述第一角度仪(41)上设有角度刻度,所述第一角度仪(41)的一端通过一第一螺栓(42)安装在所述基座(1)上,所述第一角度仪(41)上设有第一弧形通槽(411),所述摇杆(2)上设有一第二螺栓(43),所述第二螺栓(43)设置在所述第一弧形通槽(411)内。
3.根据权利要求1所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述裁剪系统(3)与所述摇杆(2)可转动地连接,所述裁剪装置还包括一用于调节和显示所述裁剪系统(3)相对于所述摇杆(2)的偏转角度的第二调向系统(5)。
4.根据权利要求3所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述第二调向系统(5)包括:
第二角度仪(51),所述第二角度仪(51)呈弧形,所述第二角度仪(51)上设有角度刻度,所述第二角度仪(51)的一端通过一第三螺栓(52)安装在所述摇杆(2)上,所述第二角度仪(51)上设有第二弧形通槽(511),所述裁剪系统(3)上设有一第四螺栓(53),所述第四螺栓(53)设置在所述第二弧形通槽(511)内。
5.根据权利要求3所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述摇杆(2)的顶部设有一球形转轴(6),所述裁剪系统(3)的中部通过所述球形转轴(6)可转动地连接在所述摇杆(2)的顶部。
6.根据权利要求5所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述裁剪系统(3)的两端分别铰接一第一伸缩杆(7)和一第二伸缩杆(8),所述第一伸缩杆(7)和所述第二伸缩杆(8)的另一端均与所述摇杆(2)的下端连接。
7.根据权利要求6所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述基座(1)上设有一凹槽(11),所述摇杆(2)、所述第一伸缩杆(7)和所述第二伸缩杆(8)的下端均置于所述凹槽(11)内。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述裁剪系统(3)包括:
裁剪导向座(31),所述裁剪导向座(31)上设有裁剪导向槽(311),所述裁剪导向座(31)安装在所述摇杆(2)上;
裁剪刀(32),活动设置在所述裁剪导向槽(311)内;
滑杆(33),沿所述裁剪导向槽(311)的长度方向设置在所述裁剪导向座(31)上,所述滑杆(33)上设有长度刻度。
9.根据权利要求8所述的复合材料预浸料的裁剪装置,其特征在于,所述裁剪导向槽(311)的形状为直线形、弧形或角形。
10.一种复合材料预浸料的裁剪方法,其特征在于,采用如权利要求1-9中任意一项所述的裁剪装置对复合材料预浸料进行裁剪,所述裁剪方法包括以下步骤:
步骤S1:展铺好需要裁剪的复合材料预浸料,将所述裁剪装置的基座(1)沿预浸料的纤维方向安放;
步骤S2:转动摇杆(2),根据第一角度仪(41)上的角度刻度将裁剪系统(3)调至所需纤维角度,拧紧第一螺栓(42)和第二螺栓(43);当所需纤维角度不在第一调向系统(4)的调节范围时,使裁剪系统(3)相对于摇杆(2)转动,根据第二角度仪(51)上的角度刻度将裁剪系统(3)调至所需纤维角度,拧紧第三螺栓(52)和第四螺栓(53);
步骤S3:裁剪系统(3)的角度调节完成后,将裁剪刀(32)移至裁剪起始位置,根据滑杆(33)上的长度刻度移动裁剪刀(32)对复合材料预浸料进行裁剪,得到所需要的尺寸大小的复合材料预浸料。
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