CN118024615A - 一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，属于纤维复合材料缠绕成型技术领域。一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，包括：工字底座，所述工字底座上侧的两端固定连接有边柱，两个所述边柱之间滑动连接有调节柱，用于将边柱内划分成两个左右对称的工位一、工位二；本发明中，通过设置旋转组件与限定组件相配合使得芯模的安拆更加方便灵活，提高了操作效率，通过在工位一、工位二内设置两套随缠绕纤维同步行走的轴向纱线缠绕装置与多个同步旋转的芯模相互配合，可以同时对多个芯模上的增强纤维进行绕卷操作，该设计，可以大大提高生产效率，有利于批量生产，解决了现有技术中一次只能处理一个芯模的低效率问题。
Description
技术领域
本发明涉及纤维复合材料缠绕成型技术领域，尤其涉及一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备。
背景技术
纤维增强聚四氟乙烯复合材料具有出色的化学稳定性和耐磨性，在航空、航天等领域有广泛的应用，该复合材料在生产过程中通常需要使用绕卷设备对纤维丝线进行绕卷加工，如专利号为CN112157926A的一种纤维增强复合材料缠绕成型设备及其缠绕成型工艺，该专利中，通过在缠绕设备上增加两套随缠绕纤维同步行走的轴向纱线缠绕装置，在缠绕纤维按照设计角度行走过程中，紧随其后的轴向纱线缠绕装置使用纱线将缠绕纤维牢固的沿环向固定在芯模上。
通过研究分析发现，上述引证专利中的缠绕成型设备在一次加工中仅能对一个芯模上的纤维进行绕卷操作，这导致了较低的生产效率和不利于批量生产，影响了加工效率，其次，树脂槽和丝嘴按照设定的速度来回行走，芯模按照一定的转速旋转，这使得整个加工过程相对缓慢，此外，纤维在树脂槽内浸润后，被牵引出来并导向丝嘴，然后缠绕在芯模上，这种单一工艺流程限制了同时进行多个加工过程的可能性，进一步限制了生产效率的提高和批量生产的实现，因此，有必要对现有技术的不足和缺陷进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，以解决背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，包括：工字底座，所述工字底座上侧的两端固定连接有边柱，两个所述边柱之间滑动连接有调节柱，用于将边柱内划分成两个左右对称的工位一、工位二，所述调节柱滑动连接于工字底座上侧且对称设置有两个，所述边柱的顶部固定连接有横梁，所述边柱、调节柱上分别安装设置有多个相对应的旋转组件、限定组件，所述旋转组件、限定组件之间安装设置有芯模，所述横梁的下侧安装固定有双向驱动组件，所述双向驱动组件上通过螺纹驱动连接有两个呈对称布置的调节组件，所述调节组件下侧固定连接有束线板，两个束线板分别活动于工位一、工位二内。
进一步地，所述旋转组件上设置有伺服电机，所述伺服电机固定连接于边柱的外侧，所述伺服电机的动力输出端固定连接有腔柱，所述腔柱转动连接于边柱内，所述腔柱内固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的活动端转动连接有三个拉结杆，所述腔柱远离伺服电机方向上的一侧表面固定连接有三个呈环形阵列布置的U型块，所述U型块内转动连接有夹持板，所述夹持板的中部与拉结杆端头铰接，所述芯模一端的腔管被夹持固定于三个夹持板内。
进一步地，所述限定组件上设置有丝杠，所述丝杠通过螺纹连接于调节柱内的螺纹孔中，所述丝杠靠近芯模一侧转动连接有尖头，所述丝杠远离芯模一侧固定连接有摇杆，所述尖头插接于芯模一端的腔管内。
进一步地，所述双向驱动组件上设置有X向导轨，所述X向导轨的一端固定连接有X向电机，所述X向电机的动力输出端传动连接有双向丝杆，所述X向导轨下侧滑动连接有两个呈左右对称布置的X向滑块，所述X向滑块与双向丝杆通过螺纹连接。
进一步地，所述调节组件上设置有Y向电机，所述Y向电机固定连接于X向滑块的一侧表面，所述Y向电机的动力输出端传动连接有Y向丝杆，所述Y向丝杆的轴向外侧通过螺纹连接有Y向滑块，所述Y向滑块滑动连接于X向滑块的下侧，所述X向滑块的下侧与束线板的顶部固定连接，所述X向滑块靠近Y向电机方向上通过两根圆杆固定连接有挡块，两根所述圆杆分布于Y向丝杆的两侧，所述Y向丝杆端头与挡块保持转动连接。
进一步地，所述束线板上从上到下等距安装固定有多个丝嘴，所述丝嘴与芯模的数量相对应。
进一步地，所述边柱、调节柱相向的一侧表面均安装固定有多个相对应的支撑座，所述支撑座上侧固定连接有滚轮槽，所述滚轮槽与芯模端部向外延伸的腔管保持转动连接。
进一步地，所述边柱上安装固定有控制面板，所述控制面板分别与旋转组件、双向驱动组件、调节组件电性连接。
与现有技术相比，本发明提供了一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，具备以下有益效果：
1、本发明中，通过在工位一、工位二内设置两套随缠绕纤维同步行走的轴向纱线缠绕装置，该缠绕装置即双向驱动组件、调节组件、束线板的组合结构，与多个同步旋转的芯模相互配合，可以同时对多个芯模上的增强纤维进行绕卷操作，该设计，可以大大提高生产效率，有利于批量生产，解决了现有技术中一次只能处理一个芯模的低效率问题。
2、本发明中，通过设置旋转组件与限定组件相配合，可以实现对芯模端部腔管的夹持或松开操作，这样的设计使得对芯模的操作更加方便和灵活，进一步提升了加工效率，同时保证了纤维材料在芯模表面的均匀缠绕，提高了加工质量。
3、本发明中，通过双向驱动组件和调节组件相配合，利用控制面板启动X向电机和Y向电机，可以实现双向丝杆和Y向丝杆的转动，从而使得丝嘴和束线板在芯模表面进行水平移动和调节，该设计使得纤维丝线的供给和张力调节更加方便精准，确保了纤维在缠绕过程中的供料的稳定性，减少了增强纤维的松弛和错位情况。
附图说明
图1为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的前视结构示意图；
图2为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的侧视结构示意图；
图3为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的双向驱动组件结构示意图；
图4为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的限定组件结构示意图；
图5为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的旋转组件结构示意图；
图6为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的图1中A部分结构示意图；
图7为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的图3中B部分结构示意图；
图8为本发明提出的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备的滚轮槽结构示意图。
图中：1、工字底座；101、工位一；102、工位二；2、边柱；3、调节柱；4、横梁；5、旋转组件；50、伺服电机；51、腔柱；52、电动伸缩杆；53、U型块；54、夹持板；55、拉结杆；6、限定组件；61、丝杠；62、尖头；63、摇杆；7、双向驱动组件；71、X向电机；72、双向丝杆；73、X向导轨；74、X向滑块；8、调节组件；81、Y向电机；82、Y向丝杆；83、挡块；84、Y向滑块；85、圆杆；9、束线板；91、丝嘴；10、芯模；11、支撑座；12、滚轮槽；13、控制面板。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。
实施例1：
参照图1-8，一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，包括：工字底座1，工字底座1上侧的两端固定连接有边柱2，两个边柱2之间滑动连接有调节柱3，用于将边柱2内划分成两个左右对称的工位一101、工位二102，调节柱3滑动连接于工字底座1上侧且对称设置有两个，边柱2的顶部固定连接有横梁4，边柱2、调节柱3上分别安装设置有多个相对应的旋转组件5、限定组件6，旋转组件5、限定组件6之间安装设置有芯模10，横梁4的下侧安装固定有双向驱动组件7，双向驱动组件7上通过螺纹驱动连接有两个呈对称布置的调节组件8，调节组件8下侧固定连接有束线板9，两个束线板9分别活动于工位一101、工位二102内。
旋转组件5上设置有伺服电机50，伺服电机50固定连接于边柱2的外侧，伺服电机50的动力输出端固定连接有腔柱51，腔柱51转动连接于边柱2内，腔柱51内固定连接有电动伸缩杆52，电动伸缩杆52的活动端转动连接有三个拉结杆55，腔柱51远离伺服电机50方向上的一侧表面固定连接有三个呈环形阵列布置的U型块53，U型块53内转动连接有夹持板54，夹持板54的中部与拉结杆55端头铰接，芯模10一端的腔管被夹持固定于三个夹持板54内；
如图5、图6所示，当需要对芯模10端部延伸的腔管进行夹持或松开时，可通过控制面板13处启动旋转组件5上的电动伸缩杆52，电动伸缩杆52的活动端在伸长的情况下可通过拉结杆55带动三个U型块53上的夹持板54同步转动松开对芯模10端部的夹持固定，相反，当电动伸缩杆52的活动端在回缩的情况下可通过拉结杆55带动三个夹持板54同步对芯模10端部完成夹持固定，在夹持稳固后，启动伺服电机50则可通过动力输出轴及腔柱51带动夹持板54处夹持固定的芯模10进行转动，从而完成纤维材料在芯模10表面的均匀缠绕。
限定组件6上设置有丝杠61，丝杠61通过螺纹连接于调节柱3内的螺纹孔中，丝杠61靠近芯模10一侧转动连接有尖头62，丝杠61远离芯模10一侧固定连接有摇杆63，尖头62插接于芯模10一端的腔管内；
如图4、图6所示，当需要解除对芯模10端部腔管的插接时，通过手摇摇杆63带动丝杠61进行逆时针转动，即可使得尖头62水平向右移动，在尖头62向右移动的过程中即可完成对芯模10端部的限位解除；相反，当摇杆63带动丝杠61顺时针转动时，即可带动尖头62插接至芯模10端部的腔管内，从而完成对芯模10端部的限位，确保了芯模10绕卷纤维材料时可持续稳定进行，同时也使得芯模10的安装于拆卸更加方便灵活。
双向驱动组件7上设置有X向导轨73，X向导轨73的一端固定连接有X向电机71，X向电机71的动力输出端传动连接有双向丝杆72，X向导轨73下侧滑动连接有两个呈左右对称布置的X向滑块74，X向滑块74与双向丝杆72通过螺纹连接；
如图3所示，通过控制面板13处可启动双向驱动组件7上的X向电机71即可带动双向丝杆72按设定速度进行转动，双向丝杆72转动的同时，通过螺纹可带动两侧对称布置的X向滑块74在X向导轨73的下侧同步相向移动或背向移动，与此同时，X向滑块74底部束线板9上丝嘴91内穿过的纤维细丝也可跟随移动，在芯模10表面不同部位缠绕。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：
调节组件8上设置有Y向电机81，Y向电机81固定连接于X向滑块74的一侧表面，Y向电机81的动力输出端传动连接有Y向丝杆82，Y向丝杆82的轴向外侧通过螺纹连接有Y向滑块84，Y向滑块84滑动连接于X向滑块74的下侧，X向滑块74的下侧与束线板9的顶部固定连接，X向滑块74靠近Y向电机81方向上通过两根圆杆85固定连接有挡块83，两根圆杆85分布于Y向丝杆82的两侧，Y向丝杆82端头与挡块83保持转动连接；
如图3、图7所示，通过控制面板13处可启动调节组件8上的Y向电机81带动Y向丝杆82进行转动，Y向丝杆82可通过螺纹驱动Y向滑块84在X向滑块74的下侧进行水平移动，X向滑块74移动的同时，可带动束线板9上的多个丝嘴91同步进行移动调节，圆杆85贯穿Y向滑块84并与之保持滑动连接，通过对丝嘴91位置的改变，可使得穿过丝嘴91的纤维丝线张力得到调节，确保了纤维在供给过程中的稳定性。
束线板9上从上到下等距安装固定有多个丝嘴91，丝嘴91与芯模10的数量相对应。
边柱2、调节柱3相向的一侧表面均安装固定有多个相对应的支撑座11，支撑座11上侧固定连接有滚轮槽12，滚轮槽12与芯模10端部向外延伸的腔管保持转动连接；
如图8所示，滚轮槽12的设置用于对芯模10两侧外延的腔管进行支撑，同时可确保芯模10可正常的转动对纤维丝线进行缠绕，提升了芯模10在缠绕大量纤维丝线后转动的稳定性。
边柱2上安装固定有控制面板13，控制面板13分别与旋转组件5、双向驱动组件7、调节组件8电性连接。
工作原理：本发明在工作前，选择具有高强度和耐热性能的强化纤维，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，随后将PTFE粉末即聚四氟乙烯或树脂与热稳定剂等添加剂混合，并通过加热形成PTFE基体，接着将预处理的纤维与PTFE基体进行层压，施加适度压力和温度确保纤维与基体结合形成高强度的纤维材料；工作状态下，将强化处理后的纤维丝线从纱卷上牵引出来依次穿过工位一101、工位二102内的多个丝嘴91并固定在对应的芯模10表面，通过控制面板13处依次启动旋转组件5和双向驱动组件7，旋转组件5启动时带动芯模10按一定的速度进行匀速旋转，双向驱动组件7启动后使得两侧X向滑块74下方的束线板9按规定速度同步相向移动或背向移动，需要说明的是，X向电机71的输出端可带动双向丝杆72按不同的转动方向进行往复旋转，进而可使得束线板9在芯模10的一侧进行来回往复行走，纤维丝线则可在芯模10匀速旋转与束线板9往复行走的过程中按照设计要求呈螺旋形缠绕在芯模10的表面，通过工位一101、工位二102的对称布置，并在工位一101、工位二102内安装设置多个芯模10，可同时完成多卷纤维丝线的缠绕，大大提升了工作效率，最后，解除边柱2、调节柱3间旋转组件5、限定组件6的限定，即可将缠绕好纤维材料从芯模10上取下进行脱模操作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，包括：工字底座(1)，其特征在于，所述工字底座(1)上侧的两端固定连接有边柱(2)，两个所述边柱(2)之间滑动连接有调节柱(3)，用于将边柱(2)内划分成两个左右对称的工位一(101)、工位二(102)，所述调节柱(3)滑动连接于工字底座(1)上侧且对称设置有两个，所述边柱(2)的顶部固定连接有横梁(4)，所述边柱(2)、调节柱(3)上分别安装设置有多个相对应的旋转组件(5)、限定组件(6)，所述旋转组件(5)、限定组件(6)之间安装设置有芯模(10)，所述横梁(4)的下侧安装固定有双向驱动组件(7)，所述双向驱动组件(7)上通过螺纹驱动连接有两个呈对称布置的调节组件(8)，所述调节组件(8)下侧固定连接有束线板(9)，两个束线板(9)分别活动于工位一(101)、工位二(102)内。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述旋转组件(5)上设置有伺服电机(50)，所述伺服电机(50)固定连接于边柱(2)的外侧，所述伺服电机(50)的动力输出端固定连接有腔柱(51)，所述腔柱(51)转动连接于边柱(2)内，所述腔柱(51)内固定连接有电动伸缩杆(52)，所述电动伸缩杆(52)的活动端转动连接有三个拉结杆(55)，所述腔柱(51)远离伺服电机(50)方向上的一侧表面固定连接有三个呈环形阵列布置的U型块(53)，所述U型块(53)内转动连接有夹持板(54)，所述夹持板(54)的中部与拉结杆(55)端头铰接，所述芯模(10)一端的腔管被夹持固定于三个夹持板(54)内。
3.根据权利要求2所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述限定组件(6)上设置有丝杠(61)，所述丝杠(61)通过螺纹连接于调节柱(3)内的螺纹孔中，所述丝杠(61)靠近芯模(10)一侧转动连接有尖头(62)，所述丝杠(61)远离芯模(10)一侧固定连接有摇杆(63)，所述尖头(62)插接于芯模(10)一端的腔管内。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述双向驱动组件(7)上设置有X向导轨(73)，所述X向导轨(73)的一端固定连接有X向电机(71)，所述X向电机(71)的动力输出端传动连接有双向丝杆(72)，所述X向导轨(73)下侧滑动连接有两个呈左右对称布置的X向滑块(74)，所述X向滑块(74)与双向丝杆(72)通过螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述调节组件(8)上设置有Y向电机(81)，所述Y向电机(81)固定连接于X向滑块(74)的一侧表面，所述Y向电机(81)的动力输出端传动连接有Y向丝杆(82)，所述Y向丝杆(82)的轴向外侧通过螺纹连接有Y向滑块(84)，所述Y向滑块(84)滑动连接于X向滑块(74)的下侧，所述X向滑块(74)的下侧与束线板(9)的顶部固定连接，所述X向滑块(74)靠近Y向电机(81)方向上通过两根圆杆(85)固定连接有挡块(83)，两根所述圆杆(85)分布于Y向丝杆(82)的两侧，所述Y向丝杆(82)端头与挡块(83)保持转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述束线板(9)上从上到下等距安装固定有多个丝嘴(91)，所述丝嘴(91)与芯模(10)的数量相对应。
7.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述边柱(2)、调节柱(3)相向的一侧表面均安装固定有多个相对应的支撑座(11)，所述支撑座(11)上侧固定连接有滚轮槽(12)，所述滚轮槽(12)与芯模(10)端部向外延伸的腔管保持转动连接。
8.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚四氟乙烯复合材料的缠绕成型设备，其特征在于，所述边柱(2)上安装固定有控制面板(13)，所述控制面板(13)分别与旋转组件(5)、双向驱动组件(7)、调节组件(8)电性连接。
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