本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種用于復(fù)合材料自動鋪放的模塊化鋪絲頭，基于6軸機(jī)器人平臺設(shè)計(jì)，用于鋪設(shè)復(fù)合材料構(gòu)件。其主要特征是，鋪絲頭基于完全模塊化設(shè)計(jì)，包括絲卷安裝模塊(C)、收襯紙模塊(D)、張力檢測模塊(B)、絲束轉(zhuǎn)向模塊(A)、剪切、夾緊、絲束重新輸送模塊(E)，加熱器(F)，壓輥等；具有同時鋪設(shè)8束復(fù)合材料預(yù)浸絲的能力，每根絲束單獨(dú)控制，可以獨(dú)立的進(jìn)行絲束的剪切和剪切后的重新輸送；基于快速更換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可方便的進(jìn)行鋪絲頭的安裝、拆卸，絲束的安裝、更換；基于裸露的絲道設(shè)計(jì)，可以方便的進(jìn)行鋪絲頭的清潔；使用的復(fù)合材料預(yù)浸絲束的寬度為3.17mm、6.35mm和12.7mm寬3種。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)用于復(fù)合材料自動鋪放成型
，設(shè)及一種用于復(fù)合材料自動鋪 放的模塊化鋪絲頭。
技術(shù)介紹
復(fù)合材料構(gòu)件W其優(yōu)異的性能，高比強(qiáng)度、高比模量、耐疲勞、工藝性好，廣泛用于 航空航天領(lǐng)域，大量使用復(fù)合材料是航空器的發(fā)展趨勢。在常見的復(fù)合材料制造技術(shù)，如基 于液體成型的RTM技術(shù)，基于預(yù)浸料帶的纖維纏繞技術(shù)、拉擠成型技術(shù)和自動鋪放成型技 術(shù)，其中，復(fù)合材料自動鋪放成型技術(shù)是增加復(fù)合材料用量、提高制造技術(shù)水平與效率、保 證產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的關(guān)鍵技術(shù)。而自動鋪絲成型技術(shù)是自動鋪放成型技術(shù)之一，其優(yōu) 點(diǎn)是在鋪設(shè)復(fù)雜曲率構(gòu)件時有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，制造出的構(gòu)件質(zhì)量更高。 自動鋪絲成型技術(shù)是近年來發(fā)展速度最快、前景最好的復(fù)合材料成型技術(shù)之一。 自動鋪絲成型技術(shù)通過鋪絲頭的壓漉將寬度為3. 17mm、6. 35mm或12. 7mm寬的預(yù)浸料絲束 鋪設(shè)到忍模的表面。鋪絲頭需要有正常鋪層，絲束壓緊，絲束剪切，絲束重送等功能，W完成 復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的自動鋪放工作。 自動鋪放成型技術(shù)在國外已經(jīng)得到長足的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)非常完備。美國專利 US7849903B2公開了一種旋轉(zhuǎn)切割和重送的鋪絲頭，其切割和重送結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋪絲頭的絲 道是封閉的，且鋪絲頭上不帶有絲卷。美國專利US2014/0238612Al公開了一種基于龍口 架機(jī)體的鋪放頭，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較重，絲道設(shè)計(jì)很復(fù)雜。由于鋪放設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制要 求高，W及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展不完善，國內(nèi)技術(shù)水平較低，僅停留在科研院所的研究階段。國外 不僅對我們進(jìn)行技術(shù)封鎖，引進(jìn)一套自動鋪放設(shè)備價格也十分昂貴。本技術(shù)旨在提供 一種可用于自動鋪絲成型技術(shù)的鋪絲頭。 總體來說，公開資料所見的國內(nèi)能進(jìn)行多絲束鋪放的鋪絲頭幾乎沒有，國外雖說 有很多成熟的產(chǎn)品，但是大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所承載的機(jī)體也多為龍口式，且對國內(nèi)進(jìn)行技術(shù)封 鎖。所W技術(shù)一種結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)秀的鋪絲頭，既能打破國外的壟斷，也能提高國內(nèi) 的技術(shù)水平。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)旨在提供一種用于復(fù)合材料自動鋪放的模塊化鋪絲頭及方法，用于鋪 設(shè)復(fù)合材料構(gòu)件，其質(zhì)量較輕，結(jié)構(gòu)簡單，具有同時鋪設(shè)8束復(fù)合材料纖維絲束的能力，每 根絲束獨(dú)立控制，具有絲束的夾緊、剪切和剪切后的重送功能。填補(bǔ)了國內(nèi)在多絲束復(fù)合 材料纖維絲自動鋪設(shè)領(lǐng)域的空白；相比國外同類型的設(shè)備，立足于6軸機(jī)器人平臺，結(jié)構(gòu)簡 單，功能齊全。 本技術(shù)的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得W解決的： 一種用于復(fù)合材料自動鋪放的模塊化鋪絲頭，其特征在于，包括圓盤狀背板，W及 設(shè)置在圓盤狀背板上的： 周向均勻設(shè)置在圓盤狀背板上的至少八個絲卷安裝模塊：包括用于調(diào)節(jié)絲束張 力的磁粉制動器，用于安裝軸承的軸承座，用于軸承外圈定位的軸承端蓋，角接觸球軸承， 將軸承端蓋和磁粉制動器連接在一起的墊環(huán)，絲卷，用于安裝絲卷的中間軸，將磁粉制動 器的扭矩傳遞給中間軸的聯(lián)軸器，用于絲卷定位的擋圈，固定絲卷的螺母； 與絲卷安裝模塊數(shù)量對應(yīng)的收襯紙模塊：包括用于收襯紙的套筒，角接觸球軸承， 軸承座和軸承端蓋，用于套套筒的軸，固定套筒用的螺母 與絲卷安裝模塊數(shù)量對應(yīng)的張力檢測模塊：能夠自由地上下運(yùn)動，包括固定整個 模塊用的基板，滑軌，在滑軌上運(yùn)動的滑塊，固定在滑塊上的連接塊，固定在連接塊上且與 滑塊垂直的用于絲束導(dǎo)向的張力檢測軸，彈黃，檢測張力檢測軸位置的位置傳感器；所述彈 黃一端固定在基板上，另一端固定在滑塊上； 一絲束轉(zhuǎn)向模塊：用于將沿圓盤狀背板走向的8束絲的方向改變?yōu)榇怪庇趫A盤狀 背板的方向，并且分為兩排，包括導(dǎo)向輪連接架，用于與圓盤狀背板連接的連接板，若干導(dǎo) 向輪，用于固定導(dǎo)向輪的對稱的連接架，固定連接架的螺栓；所述導(dǎo)向輪為上下兩排且上下 兩排交錯設(shè)置； 剪切、夾緊、絲束重新輸送模塊：包括氣缸，用于夾緊絲束的上下兩排夾緊裝置，用 于絲束輸送的上下兩排重送裝置，帶有切刀的上下兩排剪切裝置，用于提供動力的氣缸，帶 有送壓縮風(fēng)和冷卻風(fēng)的風(fēng)道的絲束導(dǎo)向塊； 加熱器：用于加熱絲束 驅(qū)動模塊：用于驅(qū)動剪切、夾緊、絲束重新輸送模塊E; W及一個設(shè)置在加熱器下方的壓漉。 在上述的一種用于復(fù)合材料自動鋪放的模塊化鋪絲頭，所述剪切、夾緊、絲束重新 輸送模塊采用=個氣缸分別驅(qū)動夾緊裝置、重送裝置W及剪切裝置運(yùn)動； 所述夾緊裝置包括與氣缸輸出軸配接的連接架W及通過銷軸與連接架連接的滾 輪； 所述剪切裝置包括與氣缸輸出軸配接的連接架W及與連接架固定的切刀； 所述重送裝置包括與氣缸輸出軸配接的連接架W及通過銷軸與連接架連接的滾 輪，W及設(shè)置在滾輪下方的上下兩根重送軸，所述重送軸一端均固定一個齒輪且兩個齒輪 相互曬合；直流伺服電的電機(jī)軸通過聯(lián)軸器與其中一個齒輪配接從而能夠帶動兩個重送軸 轉(zhuǎn)動。 因此，本技術(shù)具有W下優(yōu)點(diǎn)：1，模塊化的設(shè)計(jì)，易于零部件的安裝和更換；2， 使用快換接頭與機(jī)器人連接，便于安裝和拆卸；3,具有同時最多鋪設(shè)8束絲的能力，生產(chǎn)效 率高；4,可W使用不同寬度規(guī)格的絲束，在鋪設(shè)曲率較大的構(gòu)件時，使用3. 17mm和6. 35mm 的復(fù)合材料絲，鋪設(shè)小曲率構(gòu)件時使用12. 7mm或者更寬的絲；5,可W實(shí)現(xiàn)雙向鋪層；6,鋪 放頭自帶絲卷，易于實(shí)現(xiàn)張力控制，絲路變化微?。?,開放的絲道，易于清潔和將絲束從絲 卷處安裝到壓漉處；8,壓漉外使用一層柔性材料，具有一定的柔性，適用于工件表面的微小 曲率變化；9,有張力控制且絲道設(shè)計(jì)合理，不會出現(xiàn)絲束斷裂、翅曲等問題?！靖綀D說明】 圖1是鋪絲頭的總體結(jié)構(gòu)的外觀圖。 圖2是圓盤部分結(jié)構(gòu)和該部分的絲束的外觀圖。 圖3是絲卷安裝模塊結(jié)構(gòu)部分剖面圖。圖4是收襯紙模塊結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。 圖5是張力檢測模塊結(jié)構(gòu)的外觀圖。 圖6是連接肋板和絲束轉(zhuǎn)向模塊的外觀圖。 圖7a是絲束的剪切、壓緊和重送模塊結(jié)構(gòu)的外觀圖1。 圖化是絲束的剪切、壓緊和重送模塊結(jié)構(gòu)的外觀圖2。 圖7c是絲束的剪切、壓緊和重送模塊結(jié)構(gòu)的外觀圖3。 圖7d是絲束的剪切、壓緊和重送模塊結(jié)構(gòu)的外觀圖4。 圖8是導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)的外觀圖?！揪唧w實(shí)施方式】 下面通過具體的實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本技術(shù)的技術(shù)方案做進(jìn)一步的具體 說明。 實(shí)施例： 在本技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，提供了一種模塊化的鋪絲頭，如圖1和圖2所 示，鋪絲頭的結(jié)構(gòu)由W下幾個模塊組成。8個完全相同的絲卷安裝模塊C、收襯紙模塊D和 張力檢測模塊BW環(huán)形的方式安裝在鋪絲頭的主要載體圓盤狀背板100上；通過兩塊連接 板22安裝在圓盤狀背板100的絲束轉(zhuǎn)向模塊；連接在連接板22上的剪切、夾緊、絲束重新 輸送模塊E;安裝在剪切、夾緊、絲束重新輸送模塊E的驅(qū)動模塊G、壓漉101和加熱器F。 在本技術(shù)中，絲卷安裝模塊C用于快速的安裝和拆卸鋪層用的鋪層材料一絲 卷2,如圖3所示，該模塊的主要零部件包括：用于調(diào)節(jié)絲束張力的磁粉制動器1，用于安裝 軸承的軸承座4,用于軸承外圈定位軸承端蓋9,角接觸球軸承5,將軸承端蓋9和磁粉制動 器連接在一起的墊環(huán)13,絲卷2,用于安裝絲卷2的中間軸6,將磁粉制動器1的扭矩傳遞 給中間軸6的聯(lián)軸器28,用于絲卷2定位的擋圈10,固定絲卷的螺母11。其功能實(shí)現(xiàn)的原 理為，用螺母11、擋圈10實(shí)現(xiàn)絲卷2的固定，用擋圈10與絲卷本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于復(fù)合材料自動鋪放的模塊化鋪絲頭，其特征在于，包括圓盤狀背板(100)，以及設(shè)置在圓盤狀背板(100)上的：周向均勻設(shè)置在圓盤狀背板(100)上的至少八個絲卷安裝模塊(C)：包括用于調(diào)節(jié)絲束張力的磁粉制動器(1)，用于安裝軸承的軸承座(4)，用于軸承外圈定位的軸承端蓋(9)，角接觸球軸承(5)，將軸承端蓋(9)和磁粉制動器(1)連接在一起的墊環(huán)(13)，絲卷(2),用于安裝絲卷(2)的中間軸(6),將磁粉制動器(1)的扭矩傳遞給中間軸(6)的聯(lián)軸器(28)，用于絲卷(2)定位的擋圈(10)，固定絲卷的螺母(11)；與絲卷安裝模塊數(shù)量對應(yīng)的收襯紙模塊(D)：包括用于收襯紙的套筒(8)，角接觸球軸承(5)，軸承座(4)和軸承端蓋(3)，用于套套筒的軸(12)，固定套筒(8)用的螺母(7)；與絲卷安裝模塊數(shù)量對應(yīng)的張力檢測模塊(B)：能夠自由地上下運(yùn)動，包括固定整個模塊用的基板(19)，滑軌(17)，在滑軌(17)上運(yùn)動的滑塊(14),固定在滑塊(14)上的連接塊(16)，固定在連接塊(16)上且與滑塊(14)垂直的用于絲束導(dǎo)向的張力檢測軸(18)，彈簧(50)，檢測張力檢測軸(18)位置的位置傳感器(51)；所述彈簧(50)一端固定在基板(19)上，另一端固定在滑塊(14)上；一絲束轉(zhuǎn)向模塊(A)：用于將沿圓盤狀背板走向的8束絲的方向改變?yōu)榇怪庇趫A盤狀背板的方向，并且分為兩排，包括導(dǎo)向輪連接架，用于與圓盤狀背板(100)連接的連接板(22)，若干導(dǎo)向輪(20)，用于固定導(dǎo)向輪(20)的對稱的連接架(21)，固定連接架的螺栓(23)；所述導(dǎo)向輪(20)?為上下兩排且上下兩排交錯設(shè)置；剪切、夾緊、絲束重新輸送模塊(E)：包括氣缸，用于夾緊絲束(102)的上下兩排夾緊裝置(29)，用于絲束(102)輸送的上下兩排重送裝置(27)，帶有切刀的上下兩排剪切裝置(26)，用于提供動力的氣缸(33、34、35)，帶有送壓縮風(fēng)和冷卻風(fēng)的風(fēng)道的絲束導(dǎo)向塊(30)；加熱器(F)：用于加熱絲束(102)；驅(qū)動模塊(G)：用于驅(qū)動剪切、夾緊、絲束重新輸送模塊(E)；以及一個設(shè)置在加熱器(F)下方的壓輥(101)。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王春喜，廖道坤，肖曉暉，劉勝，
申請(專利權(quán))人：武漢大學(xué)，
類型：新型
國別省市：湖北;42
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