CN115257077B - 一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备 - Google Patents

一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,包括用于支撑的机架、压实模组、穿刺模组、顶针模组以及驱动模组;压实模组包括顶部固定板、压实框架和电动推杆,机架顶部安装有顶部固定板,顶部固定板下端竖直安装有一电动推杆,电动推杆下端安装有压实框架;穿刺模组包括上活动板、空心钢针和限位板,机架内位于压实框架下方固定安装有限位板,限位板的下方安装有上活动板,上活动板上安装有空心钢针,空心钢针内部存放有碳棒;顶针模组包括下活动板和顶针,上活动板的下方安装有下活动板,下活动板上安装有阵列顶针;驱动模组分别为上活动板和下活动板提供动力。本发明将现有的二步工序缩减为一步工序,避免二次穿刺对展宽织物的破坏。

Description

一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备
技术领域
本发明涉及碳纤维展宽织物穿刺设备技术领域,特别是涉及一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备。
背景技术
现有技术中,穿刺碳纤维织物预制体大多采用碳布铺层,先用钢针穿刺叠层碳布,然后用碳棒替换钢针的成型方式。该成型方式费时费力,且对叠层织物进行两次穿刺,容易造成材料二次损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,用碳棒对不同厚度的叠层碳纤维展宽织物直接进行穿刺,完成预制体的成型。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,包括用于支撑的机架、压实模组、穿刺模组、顶针模组以及驱动模组;
所述的压实模组包括顶部固定板、压实框架和电动推杆,所述的机架顶部安装有顶部固定板,该顶部固定板下端竖直安装有一电动推杆,所述的电动推杆下端安装有压实框架;
所述的穿刺模组包括上活动板、空心钢针和限位板,所述的机架内位于压实框架下方固定安装有限位板,该限位板的下方安装有可上下升降的上活动板,所述的上活动板上安装有若干个呈阵列布置的空心钢针,该空心钢针内部存放有碳棒,所述的限位板上开设有供空心钢针穿过的阵列通孔,该限位板上摆放有叠层的碳纤维展宽织物;
所述的顶针模组包括下活动板和顶针,所述的上活动板的下方安装有可上下升降的下活动板,该下活动板上安装有可插入到空心钢针内的阵列顶针;
所述的驱动模组分别为上活动板和下活动板提供上升以及下降的动力。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的机架包括多根金属型材,多根金属型材拼接固定成矩形框架。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的固定板上开设有配合槽孔,该配合槽孔与电动推杆通过过盈配合固定。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的电动推杆通过固定座与压实框架相连。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的上活动板上开设有若干个呈阵列布置的阶梯型通孔,该阶梯型通孔上部孔的直径大于下部孔的直径,所述的阶梯型通孔上部孔内固定安装有空心钢针,所述的阵列顶针上端穿过阶梯型通孔的下部孔并顶出碳棒。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,若干个阶梯型通孔呈矩形阵列布置。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的驱动模组包括第一电机和第二电机,所述的机架下部安装有横梁,该横梁与限位板之间转动安装有两个第一丝杠以及两个第二丝杠,两个第一丝杠分别与上活动板的两侧螺纹连接,两个第二丝杠分别与下活动板的两侧螺纹连接,所述的横梁下端安装有与第一丝杠相连的第一电机以及与第二丝杠相连的第二电机。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的第一丝杠的两端以及第二丝杠的两端均通过轴承分别与横梁和限位板转动连接。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的上活动板的两侧均安装有与第一丝杠相连的第一丝杠螺母,所述的下活动板的两侧均安装有与第二丝杠相连的第二丝杠螺母。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的下活动板的两侧开设有供第一丝杠和第一丝杠螺母通过的穿孔。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充,所述的下活动板上开设有用于固定阵列顶针的阵列盲孔。
有益效果:本发明涉及一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,具有如下效果:
1、穿刺模组上的限位板用于调节空心钢针的穿刺方向,解决了在穿刺过程中的钢针容易发生弯曲、方向偏移的问题;
2、采用穿刺模组和顶针模组相互配合,穿刺模组对展宽织物实现穿刺后,顶针模组由下向上推动碳棒从阵列的空心钢针中出来,在空心钢针退针的过程中,利用碳布的恢复力卡住碳棒;两套模组配合完成碳棒对展宽织物的穿刺,实现了只进行一次穿刺工艺完成预制体的成型,减少对碳纤维丝束的破坏,有利于提高复合材料的力学性能;
3、本发明与现有技术相比,结构更加合理,将现有的二步工序缩减为一步工序,避免二次穿刺对展宽织物的破坏,为穿刺碳纤维展宽织物预制体的生产效率取得了实质性的提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明图1中穿刺模组和顶针模组的局部放大图;
图3是本发明图2A-A方向的剖面示意图;
图4是本发明图2B-B方向的剖面示意图。
图示:1、机架,2、顶部固定板,3、配合槽孔,4、压实框架,5、固定座,6、电动推杆,7、上活动板,8、限位板,9、空心钢针,10、阶梯型通孔,11、阵列通孔,12、碳棒,13、阵列盲孔,14、下活动板,15、顶针,16、第一丝杠螺母,17、横梁,18、穿孔,19、轴承,20、第二丝杠螺母,21、第一丝杠,22、第二丝杠,23、第一电机,24、第二电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,如图1-4所示,包括用于支撑的机架1、固定叠层碳布的压实模组、包裹碳棒的穿刺模组、推动碳棒运动的顶针模组以及驱动模组,其中:
所述的机架1包括多根金属型材,多根金属型材拼接固定成矩形框架,用于设备的支撑。
所述的压实模组包括顶部固定板2、压实框架4、固定座5和电动推杆6,所述的机架1顶部安装有顶部固定板2,电动推杆6通过过盈配合固定于顶部固定板2的配合槽孔3中,电动推杆6通过固定座5与压实框架4相连。在本结构中,通过给电动推杆6通电驱动实现压实框架4的上升或者下降,保证了对叠层碳布的压实效果,避免穿刺过程中碳布的起伏。
所述的穿刺模组包括上活动板7、空心钢针9和限位板8,所述的机架1内位于压实框架4下方固定安装有限位板8,该限位板8的下方安装有可上下升降的上活动板7,所述的上活动板7上安装有若干个呈矩形阵列布置的阶梯型通孔10,阶梯型通孔10上部孔的直径与空心钢针9的外径相同,空心钢针9固定于阶梯型通孔10上部孔内,空心钢针9内部存放有碳棒12,所述的限位板8上开设有供空心钢针9穿过的阵列通孔11,阵列通孔11的直径略大于空心钢针9的外径,阵列通孔11限制穿刺过程中空心钢针9的偏移,所述的限位板8上摆放有叠层的碳纤维展宽织物,穿刺模组向上运动,包裹碳棒12的空心钢针9穿透碳纤维展宽织物。
所述的顶针模组包括下活动板14和顶针15,所述的上活动板7的下方安装有可上下升降的下活动板14,该下活动板14上安装有可插入到空心钢针9内的阵列顶针15,阵列顶针15的直径略小于穿刺模组中阶梯型通孔10的下部孔直径;所述的顶针模组在穿刺模组完成穿刺叠层碳纤维展宽织物后,向上运动,阵列顶针15穿过阶梯型通孔10的下部孔,将存放在空心钢针9内的碳棒12向上顶起,在空心钢针9回退过程中,利用碳纤维展宽织物之间的恢复力卡住碳棒12,从而保证碳棒12不会随着空心钢针9的回退而回退。
所述的驱动模组分别为上活动板7和下活动板14提供上升以及下降的动力。
所述的驱动模组包括第一电机23和第二电机24,所述的机架1下部安装有横梁17,该横梁17与限位板8之间转动安装有两个第一丝杠21以及两个第二丝杠22,两个第一丝杠21分别与上活动板7的两侧螺纹连接,两个第二丝杠22分别与下活动板14的两侧螺纹连接,所述的横梁17下端安装有与第一丝杠21相连的第一电机23以及与第二丝杠22相连的第二电机24。丝杠通过联轴器与电机连接,第一电机23为上活动板7提供上升和下降的动力,第二电机24为下活动板14上升和下降的动力。
所述的第一丝杠21的两端以及第二丝杠22的两端均通过轴承19分别与横梁17和限位板8转动连接。
所述的上活动板7的两侧均安装有与第一丝杠21相连的第一丝杠螺母16,所述的下活动板14的两侧均安装有与第二丝杠22相连的第二丝杠螺母20。
所述的下活动板14的两侧开设有供第一丝杠21和第一丝杠螺母16通过的穿孔18,避免下活动板14与第一丝杠21和第一丝杠螺母16发生碰撞。
所述的下活动板14上开设有用于固定阵列顶针15的阵列盲孔13,阵列盲孔13的直径略大于阵列顶针15的直径。
设备工作原理:当叠层碳纤维展宽织物摆放在限位板8上后,电动推杆6启动,压实框架4下降压实并固定叠层的碳纤维展宽织物,穿刺模组和顶针模组初始时为于限位板8下方,第一电机23提供动力,穿刺模组上升,空心钢针9穿透叠层碳纤维展宽织物,第一电机23暂时停止工作,然后,第二电机24开始工作,阵列顶针15穿过阶梯型通孔10,将空心钢针9内的碳棒12顶出空心钢针9,露出一段长度。
之后,第一电机23和第二电机24启动,穿刺模组和顶针模组同时下降,由于叠层碳纤维展宽织物之间的恢复力作用,碳棒被卡在叠层碳纤维展宽织物内。当空心钢针9完全退出叠层碳纤维展宽织物时,碳纤维展宽织物穿刺预制体制作完成,即实现叠层展宽织物的碳棒穿刺工艺。
在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上对本申请所提供的一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,进行了详细介绍,本文中应用了具体例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,其特征在于:包括用于支撑的机架(1)、压实模组、穿刺模组、顶针模组以及驱动模组;
所述的压实模组包括顶部固定板(2)、压实框架(4)和电动推杆(6),所述的机架(1)顶部安装有顶部固定板(2),该顶部固定板(2)下端竖直安装有一电动推杆(6),所述的电动推杆(6)下端安装有压实框架(4);
所述的穿刺模组包括上活动板(7)、空心钢针(9)和限位板(8),所述的机架(1)内位于压实框架(4)下方固定安装有限位板(8),该限位板(8)的下方安装有可上下升降的上活动板(7),所述的上活动板(7)上安装有若干个呈阵列布置的空心钢针(9),该空心钢针(9)内部存放有碳棒(12),所述的限位板(8)上开设有供空心钢针(9)穿过的阵列通孔(11),该限位板(8)上摆放有叠层的碳纤维展宽织物;
所述的顶针模组包括下活动板(14)和顶针(15),所述的上活动板(7)的下方安装有可上下升降的下活动板(14),该下活动板(14)上安装有可插入到空心钢针(9)内的阵列顶针(15);
所述的驱动模组分别为上活动板(7)和下活动板(14)提供上升以及下降的动力;
所述的上活动板(7)上开设有若干个呈阵列布置的阶梯型通孔(10),该阶梯型通孔(10)上部孔的直径大于下部孔的直径,所述的阶梯型通孔(10)上部孔内固定安装有空心钢针(9),所述的阵列顶针(15)上端穿过阶梯型通孔(10)的下部孔并顶出碳棒(12);
若干个阶梯型通孔(10)呈矩形阵列布置;所述的驱动模组包括第一电机(23)和第二电机(24),所述的机架(1)下部安装有横梁(17),该横梁(17)与限位板(8)之间转动安装有两个第一丝杠(21)以及两个第二丝杠(22),两个第一丝杠(21)分别与上活动板(7)的两侧螺纹连接,两个第二丝杠(22)分别与下活动板(14)的两侧螺纹连接,所述的横梁(17)下端安装有与第一丝杠(21)相连的第一电机(23)以及与第二丝杠(22)相连的第二电机(24);所述的下活动板(14)上开设有用于固定阵列顶针(15)的阵列盲孔(13)。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,其特征在于:所述的顶部固定板(2)上开设有配合槽孔(3),该配合槽孔(3)与电动推杆(6)通过过盈配合固定。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,其特征在于:所述的电动推杆(6)通过固定座(5)与压实框架(4)相连。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,其特征在于:所述的第一丝杠(21)的两端以及第二丝杠(22)的两端均通过轴承(19)分别与横梁(17)和限位板(8)转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,其特征在于:所述的上活动板(7)的两侧均安装有与第一丝杠(21)相连的第一丝杠螺母(16),所述的下活动板(14)的两侧均安装有与第二丝杠(22)相连的第二丝杠螺母(20)。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维展宽织物一次性穿刺设备,其特征在于:所述的下活动板(14)的两侧开设有供第一丝杠(21)和第一丝杠螺母(16)通过的穿孔(18)。
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