CN113279118B - 一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，所述用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构包括多组致密结构，多组所述致密结构结构构成多个通道，所述致密结构包括筘片、插入机构、提升机构和机械臂，所述筘片固定安装在所述插入机构上，所述插入机构沿所述提升机构进行垂直运动，所述提升机构固定安装在所述机械臂上，所述插入机构、所述提升机构和所述机械臂同时与控制中心电连接，所述控制中心用于同时控制所述插入机构、所述提升机构和所述机械臂的运动量；具有保证高厚三维编织预制体的高效成型及成型质量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及用于复合材料预制体制造过程中的多通道致密化机构技术领域，尤其涉及一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构。
背景技术
复合材料的应用使得航空航天结构轻质化的目标得以实现，其用量已经成为航空航天结构先进性的标志之一。为克服传统复合材料层间性能差的缺点，人们发展了三维纺织复合材料。相对于三维机织、三维针织等纺织技术，三维编织技术由于具有复杂构件一次成型、截面可连续变化、纱线取向可设计等优点而备受关注。三维编织复合材料首先利用三维编织技术将增强纤维编织成三维整体织物（预制体），再和基体进行复合，从而制成复合材料制件。
三维编织复合材料中增强纤维具有空间交织的整体结构，因此除了具有传统复合材料高比强、高比模的优点外，还具有更好的抗冲击特性、更高的损伤容限和能量吸收率。经过多年发展，三维编织复合材料构件已经成功应用到航空航天、汽车船舶等领域，并开始出现生物组织方面的探索。
但在三维编织过程中的致密化过程中，传统自动三维编织机的成型部分主要利用纱线大角度成型方式，通过与编织预制体提升部分的合理配合，达到设计的编织参数，而该方法仅适用于薄层的三维编织预制体。由于高厚三维编织预制体编织过程中在厚度方向上至少需要排列20层以上的编织纱，纱线层数多，纱线间的摩擦力会成倍的增加，影响到编织预制体的成型效果。
因此，提供一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的自动三维编织机的成型只适用于薄层的三维编织预制体，用于高厚三维编制预制体会影响成型效果，所以提供一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，所述用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构开关包括：
多组致密结构，多组所述致密结构结构构成多个通道，所述致密结构包括筘片、插入机构、提升机构和机械臂，所述筘片固定安装在所述插入机构上，所述插入机构沿所述提升机构进行垂直运动，所述提升机构固定安装在所述机械臂上，所述插入机构、所述提升机构和所述机械臂同时与控制中心电连接，所述控制中心用于同时控制所述插入机构、所述提升机构和所述机械臂的运动量。
进一步地，所述插入机构包括插入电机、插入齿轮机构、插入导轨和插入端，所述插入端通过弹簧座与所述筘片固定连接，所述电机通过所述插入齿轮机构控制所述插入端沿所述插入导轨进行水平运动。
进一步地，所述提升机构包括提升电机、提升齿轮机构、提升滑轨和滑动端，所述提提升电机通过所述提升齿轮机构控制所述滑动端沿所述提升滑轨进行垂直方向运动，所述滑动端上固定安装有所述插入机构。
进一步地，所述机械臂包括机械臂固定底座、第一固定臂、第一活动臂和第二活动臂，所述第一固定臂与所述机械臂固定底座固定连接，所述第一活动臂的一端通过第一驱动电机与所述第一固定臂转动连接，另一端与通过第二驱动电机所述第二活动臂转动连接，所述第二活动臂远离所述第一活动臂的端部通过第三驱动电机与所述提升机构转动连接。
进一步地，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机所述第三驱动电机、所述插入电机和所述提升电机同时与所述控制中心电连接，所述控制中心用于控制所述一驱动电机、所述第二驱动电机所述第三驱动电机、所述插入电机和所述提升电机的运动量。
进一步地，所述筘片内部安装有振动器，所述振动器用于控制所述筘片的振动频率。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明能够通过多组致密结构的配合形成多个通道进行大型预制体的编制，通过筘片的设置设计及不同的位移速率，能够保证高厚三维编织预制体的高效成型及成型质量。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明
图1是本发明的结构简图；
图2时本发明实施例一的结构见图；
其中对应的附图标记应为：1-筘片、2-插入机构、3-提升机构、4-机械臂。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅说明书附图1和2，本实施例中所要解决的技术问题在于现有的自动三维编织机的成型只适用于薄层的三维编织预制体，用于高厚三维编制预制体会影响成型效果，所以提供一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，所述用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构开关包括：
多组致密结构，多组致密结构结构构成多个通道，致密结构包括筘片1、插入机构2、提升机构3和机械臂，筘片1固定安装在插入机构2上，插入机构2沿提升机构3进行垂直运动，提升机构3固定安装在机械臂上，插入机构2、提升机构3和机械臂同时与控制中心电连接，控制中心用于同时控制插入机构2、提升机构3和机械臂的运动量；
其中，筘片1根据编织预制体和编织成型工艺的不同，几何外形和几何尺寸也就不同，分析其在致密过程中的应力分布状态和变形，优化筘片1的形状和尺寸，筘片1在致密化过程中组成一列进行致密化，根据致密化后预制体的花节尺寸和设计尺寸的偏差，优化最佳的筘片1数量、单列致密次数和致密作用力耦合作用的矩阵。
插入机构2包括插入电机、插入齿轮机构、插入导轨和插入端，插入端通过弹簧座与筘片1固定连接，电机通过插入齿轮机构控制插入端沿插入导轨进行水平运动。
提升机构3包括提升电机、提升齿轮机构、提升滑轨和滑动端，提提升电机通过提升齿轮机构控制滑动端沿提升滑轨进行垂直方向运动，滑动端上固定安装有插入机构2。
机械臂包括机械臂固定底座、第一固定臂、第一活动臂和第二活动臂，第一固定臂与机械臂固定底座固定连接，第一活动臂的一端通过第一驱动电机与第一固定臂转动连接，另一端与通过第二驱动电机第二活动臂转动连接，第二活动臂远离第一活动臂的端部通过第三驱动电机与提升机构3转动连接。
第一驱动电机、第二驱动电机第三驱动电机、插入电机和提升电机同时与控制中心电连接，控制中心用于控制一驱动电机、第二驱动电机第三驱动电机、插入电机和提升电机的运动量。
筘片1内部安装有振动器，振动器用于控制筘片1的振动频率，筘片1在致密化过程中，自身主动震颤，根据致密成型质量和纱线磨损规律，确定震颤的幅度和频率。
本实施例的工作原理：
在致密化过程中，控制中心通过机械臂4控制筘片1到达指定位置，并组成一列，提升机构33将单列筘片1上升至编织口的位置，插入机构2将筘片1伸出，筘片1依据自身的震颤以及插入机构2的致密力完成一次致密化。通过控制中心扫描芯模，得到芯模的几何形状和曲率变化。在制造预制体的过程中，根据芯模上升的速度和扫描得到的数据，得到此时处于编织口的芯模的几何外形，多机械臂控制筘片1组成相应的形状，完成多通道快速致密。最终完成将交织后的纱线所形成的花节移动至成型区，并达到设计的花节参数。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，其特征在于，包括多组致密结构，多组所述致密结构结构构成多个通道，所述致密结构包括筘片、插入机构、提升机构和机械臂，所述筘片固定安装在所述插入机构上，所述插入机构沿所述提升机构进行垂直运动，所述提升机构固定安装在所述机械臂上，所述插入机构、所述提升机构和所述机械臂同时与控制中心电连接，所述控制中心用于同时控制所述插入机构、所述提升机构和所述机械臂的运动量；
所述插入机构包括插入电机、插入齿轮机构、插入导轨和插入端，所述插入端通过弹簧座与所述筘片固定连接，所述插入电机通过所述插入齿轮机构控制所述插入端沿所述插入导轨进行水平运动；
所述筘片内部安装有振动器，所述振动器用于控制所述筘片的振动频率。
2.根据权利要求1所述的用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，其特征在于，所述提升机构包括提升电机、提升齿轮机构、提升滑轨和滑动端，所述提升电机通过所述提升齿轮机构控制所述滑动端沿所述提升滑轨进行垂直方向运动，所述滑动端上固定安装有所述插入机构。
3.根据权利要求2所述的用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，其特征在于，所述机械臂包括机械臂固定底座、第一固定臂、第一活动臂和第二活动臂，所述第一固定臂与所述机械臂固定底座固定连接，所述第一活动臂的一端通过第一驱动电机与所述第一固定臂转动连接，另一端与通过第二驱动电机所述第二活动臂转动连接，所述第二活动臂远离所述第一活动臂的端部通过第三驱动电机与所述提升机构转动连接。
4.根据权利要求3所述的用于制造大型复杂异形回转大厚度预制体的多通道致密结构，其特征在于，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机所述第三驱动电机、所述插入电机和所述提升电机同时与所述控制中心电连接，所述控制中心用于控制所述第一驱动电机、所述第二驱动电机所述第三驱动电机、所述插入电机和所述提升电机的运动量。
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