CN217573637U - 一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，针对立体织物整体穿刺钢针阵列大量超长、钢针具有韧性、穿刺钢针由人工布放不便定位等问题，这种装置由钢针定位导板、蜗杆、蜗轮、丝杆、丝杆螺母等机构组成,通过钢针定位导板上的密排精密微小孔对穿刺阵列钢针进行定位；以步进电动机提供动力源,以保证整体穿刺钢针阵列定位工作可靠、持续进行；该结构简单，原理可行,解决了现有技术中超长穿刺钢针由于具有一定的韧性，在Z方向上易弯曲，无法有效定位的问题。

Description

一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置

技术领域

本实用新型属于三维织物整体穿刺成型的成套加工设备技术领域,尤其涉及一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置。

背景技术

三维织物是在平面(二维)织物基础上发展起来的高性能复合材料增强体,其增强纤维在三维空间整体连续多向取向,从而有利于提高复合材料的层间结构强度、韧性和抗损伤能力。根据增强纤维的连续方式和取向程度，三维织物有多种结构形式。整体穿刺织物是一种结构特殊的碳纤维立体织物,具有良好的整体结构和较高的纤维体积含量,是制作高性能防热隔热用碳/碳复合材料的优良基材，主要用于航空、航天、汽车、医疗及新技术领域。

整体穿刺技术是三维织物的一种成型技术,其成型工艺为:首先将符合物理、力学性能和织造要求的碳纤维经整经、穿综,卷纬等工序在织布机上织成x-y向相互交织的平面碳布,再将合格的碳布裁剪层叠后同垂直于碳布的z向钢针矩阵整体组合穿刺,至一定尺寸后,用碳纤维(或碳纤维树脂预浸棒)逐根取代z向钢针,最终形成x、y、z三方向的碳纤维立体织物。整体穿刺的钢针阵列是指将钢针放入穿刺模板数千至数万个精密微小孔中形成的穿刺阵列。

随着科学技术的进步,人们逐步将以往手工操作的流程、工艺与信息、微电子、自动化、精密制造等技术有机结合起来,以提高生产效率、降低劳动强度。与传统的手工操作相比，自动化生产装备具有操作准确，生产效率高，降低劳动强度，节省生产成本的优点。为此，人们研制了各种穿刺设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，解决了现有技术中超长穿刺钢针由于具有一定的韧性，在Z方向上易弯曲，无法有效定位的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，包括内部中空的底座，底座上固定有钢针阵列插板，钢针阵列插板上均匀设置有阵列钢针，钢针阵列插板的四个边角处对称设置有纵向的丝杆，丝杆上连接有钢针定位导板，钢针定位导板上设置有钢针孔，钢针孔与阵列钢针一一对应；钢针定位导板通过于其相连的丝杠螺母可在丝杠Z方向上下移动，根据钢针定位导板上小孔的直径和分布形状的不同设计有多套导板，并可在最上方进行拆卸。

丝杆的下端固定连接有蜗杆，蜗杆竖直向下穿入底座内，蜗杆与电机的蜗轮相啮合。

本实用新型的特点还在于，

钢针定位导板上设置有丝杆螺母孔，丝杆通过丝杆螺母孔与钢针定位导板螺纹连接。

丝杆上套接有螺母丝杆螺母，丝杆螺母位于钢针定位导板下方，钢针定位导板通过螺栓孔与丝杆螺母相连接。

电机通过联轴器与蜗轮相连。

阵列钢针垂直安插在钢针阵列插板上，钢针阵列插板上的钢针可根据具体的穿刺形状需要阵列成不同的形状，阵列的钢针密度也可根据需求进行调节分布；阵列钢针根据直径、强度和韧性的不同分为多种型号，并可拆装更换。

电机放置在底座内。

钢针阵列插板上设置有钢针插孔，钢针插孔用于穿插钢针；钢针阵列插板上还设置有轴孔，丝杆与蜗杆为一体式结构、属于同一根长轴；轴孔与长轴相配合。

钢针定位导板通过于其相连的丝杠螺母可在丝杠Z方向上下移动，根据钢针定位导板上小孔的直径和分布形状的不同设计有多套导板，并可在最上方进行拆卸。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，可根据具体穿刺需求阵列出不同形状和穿刺密度的钢针阵列并使其得到有效的定位，以电机作为驱动力，通过蜗轮、蜗杆、丝杆、丝杆螺母传动具有一定的可控性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置的结构图；

图2为本实用新型的丝杆、丝杆螺母、蜗轮、蜗杆的配合关系结构示意图；

图3为本实用新型的钢针定位导板的俯视图；

图4为本实用新型的钢针阵列插板结构示意图；

图5为本实用新型的钢针阵列定位方式的结构示意图；

图6为本实用新型的拆除钢针定位导板后的结构示意图；

图中，1.钢针定位导板，1-1.钢针孔，1-2.丝杆螺母孔，1-3.螺栓孔，2.阵列钢针，3.钢针阵列插板，3-1.钢针插孔，3-2.轴孔，4.蜗杆，5.电机，6.联轴器，7.蜗轮，8.高强度钢板密封底座，9.丝杆，10.丝杆螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置如图1所示，

包括内部中空的底座8，底座8上固定有钢针阵列插板3，钢针阵列插板3上均匀设置有阵列钢针2，钢针阵列插板3的四个边角处对称设置有纵向的丝杆9，丝杆9上连接有钢针定位导板1，钢针定位导板1上设置有钢针孔1-1，钢针孔1-1与阵列钢针2一一对应；

丝杆9的下端固定连接有蜗杆4，蜗杆4竖直向下穿入底座8内，蜗杆4与电机5的蜗轮7相啮合。

钢针定位导板1上设置有丝杆螺母孔1-2，丝杆9通过丝杆螺母孔1-2与钢针定位导板1螺纹连接。

丝杆9上套接有螺母丝杆螺母10，丝杆螺母10位于钢针定位导板1下方，钢针定位导板1通过螺栓孔1-3与丝杆螺母10相连接；丝杆螺母10通过与之配合的丝杆9带动钢针定位导板1在Z方向上上下移动，阵列钢针2垂直安插在钢针阵列插板3上(如图6所示)。

电机5通过联轴器6与蜗轮7相连。

阵列钢针2垂直安插在钢针阵列插板3上。

电机5放置在底座8内。

钢针阵列插板3上设置有钢针插孔3-1，钢针插孔3-1用于穿插钢针；钢针阵列插板3上还设置有轴孔3-2，丝杆9与蜗杆4为一体式结构、属于同一根长轴；轴孔3-2与长轴相配合。

本实用新型的丝杆、丝杆螺母、蜗轮、蜗杆的配合关系与结构示意如图2所示，长轴上半部分为丝杆9，长轴下半部分为蜗杆4，电机5通过联轴器6与蜗轮7相连，蜗轮7与蜗杆4互相啮合，丝杆9与丝杆螺母10互相啮合。

本实用新型的钢针定位导板如图3所示，包括密集阵列的密排精密微小钢针孔1-1，以及位于四个角的丝杆螺母孔1-2与螺栓孔1-3。

本实用新型的钢针阵列插板如图4所示，包括钢针插孔3-1，以及与长轴配合的轴孔3-2。

本实用新型的钢针阵列定位方式的结构示意图如图5所示，钢针定位导板1在丝杆螺母10的带动下，穿过阵列钢针2在其Z方向上可进行上下移动。

实施方式

本实用新型的实施例方式，提出一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置如图1所示，根据具体穿刺碳纤维预制体的形状和穿刺密度，布置好阵列钢针2，安装上钢针定位导板1。

如图1和图2所示，在垂直方向上对应有4根长轴贯穿连接高强度钢板密封底座8、钢针阵列插板3和钢针定位导板1；安装在高强度钢板密封底座8中电机5共有4个。

蜗杆4和丝杆9同属于一根长轴，蜗轮7通过联轴器6与电机5相连，蜗轮7与蜗杆4互相啮合，丝杆9与丝杆螺母10互相啮合，丝杆螺母10通过螺栓孔11与钢针定位导板1连接在一起。

使用时，启动电机5，电机5的转动通过联轴器6将动力传送给蜗轮7，蜗轮7带动蜗杆4转动，将水平方向的传动转换成垂直方向的传动；蜗杆4和丝杆9同属于一根长轴，所以转动是同步的；丝杆9的转动带动丝杆螺母10上下运动，从而推动与之相连的钢针定位导板1上下移动，完成对钢针在Z方向上的定位。

Claims (7)

1.一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，包括内部中空的底座(8)，所述底座(8)上固定有钢针阵列插板(3)，所述钢针阵列插板(3)上均匀设置有阵列钢针(2)，所述钢针阵列插板(3)的四个边角处对称设置有纵向的丝杆(9)，所述丝杆(9)上连接有钢针定位导板(1)，所述钢针定位导板(1)上设置有钢针孔(1-1)，所述钢针孔(1-1)与阵列钢针(2)一一对应；

所述丝杆(9)的下端固定连接有蜗杆(4)，所述蜗杆(4)竖直向下穿入底座(8)内，所述蜗杆(4)与电机(5)的蜗轮(7)相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，所述钢针定位导板(1)上设置有丝杆螺母孔(1-2)，所述丝杆(9)通过丝杆螺母孔(1-2)与钢针定位导板(1)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，所述丝杆(9)上套接有螺母丝杆螺母(10)，所述丝杆螺母(10)位于钢针定位导板(1)下方，所述钢针定位导板(1)通过螺栓孔(1-3)与丝杆螺母(10)相连接。

4.根据权利要求2所述的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，所述电机(5)通过联轴器(6)与蜗轮(7)相连。

5.根据权利要求2所述的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，所述阵列钢针(2)垂直安插在钢针阵列插板(3)上。

6.根据权利要求2所述的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，所述电机(5)放置在底座(8)内。

7.根据权利要求2所述的一种碳纤维预制体超长穿刺钢针阵列定位装置，其特征在于，所述钢针阵列插板(3)上设置有钢针插孔(3-1)，所述钢针插孔(3-1)用于穿插钢针；所述钢针阵列插板(3)上还设置有轴孔(3-2)，所述丝杆(9)与蜗杆(4)为一体式结构、属于同一根长轴；所述轴孔(3-2)与长轴相配合。

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