[發明專利]可調整纖維預浸帶與壓輥包角的纖維鋪放壓輥機構

有效

• 申請號: 201110316816.1
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102431189A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 段玉崗;李滌塵;劉瀟龍;張小輝;陳耀;盧秉恒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域：

本發明專利涉及樹脂基復合材料制造領域，用于纖維鋪放設備中，具體涉及一種可調整纖維預浸帶與壓輥包角的纖維鋪放壓輥機構。

背景技術：

纖維鋪放裝置主要應用于制造航空航天，船舶，汽車等工業領域中，所制造出的樹脂基纖維增強復合材料產品具有比強度高、比模量高、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、導熱和熱膨脹系數小等一系列優點。

目前，復合材料構件大多采用纖維鋪放工藝制造，即先將纖維預浸帶一層一層地鋪放在芯模表面，經過若干層的鋪放使復合材料構件達到一定厚度，制作出預成型件，然后將預成型件放入熱壓罐進行固化，接著經過后處理最終制成復合材料零件。

在已有的纖維鋪放設備中，執行機構的終端(圖1)工作步驟如下：纖維預浸帶(2)從出絲口(4)送出，為保證鋪放工藝質量預浸帶始終保持一定張力T，安裝在鋪放頭上的柔性壓輥(1)由驅動機構驅動下壓，并保持一定壓緊力F，壓輥由鋪放機帶動沿著芯模(3)表面以一定的速度v移動，經過滾壓，具有黏性的纖維預浸帶(2)粘接在芯模(3)表面(AB段)，完成單層的鋪放。用于滾壓的壓輥是由彈性模量較小的柔性材料制成的柔性壓輥(1)。

在纖維鋪放過程中，纖維預浸帶(2)會與芯模(3)表面形成夾角β，從而使纖維預浸帶(2)對柔性壓輥(1)在BC段產生了包角α。滾壓時柔性壓輥(1)會產生徑向形變，并且與纖維預浸帶在接觸包角段粘接、摩擦。柔性壓輥(1)的徑向形變、移動速度以及與纖維預浸帶(2)粘接、摩擦等因素會導致柔性壓輥(1)在對纖維預浸帶(2)產生沿芯模(3)切平面方向的拖拽作用力，作用力過大時會使已鋪放好(AB段)的纖維預浸帶(2)產生剪切滑移或造成其粘接性能差，從而破壞預成型件，降低了纖維鋪放設備的可靠性。

為克服柔性壓輥(1)在鋪放過程中對纖維預浸帶(2)的上述不良影響，應盡量調整減小纖維預浸帶(2)與芯模(3)切平面的夾角，從而減小包角α，減少纖維預浸帶(2)與柔性壓輥(1)的接觸。

發明內容：

針對上述纖維鋪放設備存在的技術細節缺陷或不足，本發明的目的在于提出一種新型的壓輥機構，控制并減小纖維預浸帶(2)與柔性壓輥(1)的接觸包角，改善纖維鋪放過程中柔性壓輥(1)對纖維預浸帶(2)造成的不良影響，提高自動化纖維鋪放設備的可靠性。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

可調整纖維預浸帶與壓輥包角的纖維鋪放壓輥機構，通過在柔性壓輥(1)之前添加一個彈性模量大且不易與纖維預浸帶粘接的剛性導向輪(6)，整個導向輪(6)由兩側的滾輪(5)支撐，導向輪(6)通過四連桿機構安裝在柔性壓輥(1)的支架上，由汽缸(8)驅動，導向輪(6)工作時可明顯減小纖維預浸帶(2)與芯模(3)表面切平面夾角，從而調整減小纖維預浸帶(2)與柔性壓輥(1)的包角，改善了鋪放過程中柔性壓輥(1)對纖維預浸帶(2)的不良影響，提高了纖維鋪放設備的可靠性。此外，通過更換不同直徑的導向輪(6)還可以在一定的范圍內調節纖維預浸帶(2)與芯模(3)切平面夾角。

優選地，在導向輪(6)由汽缸(8)驅動下壓后，導向輪(6)由左右兩邊的滾輪(5)支撐，滾輪(5)自身帶有軸承，滾輪可沿芯模(3)表面滾動，導向輪(6)通過兩端的軸承支撐，可自由靈活的轉動；該裝置始終保持滾輪(5)與導向輪(6)同心，通過更換不同直徑的導向輪(6)，在一定的范圍內調節纖維預浸帶(2)與芯模(3)切平面的夾角。

優選地，在四連桿機構曲柄的下方，安裝限位螺釘(7)用以限制四連桿機構運動范圍，并且可以通過調整限位螺釘(7)的旋入深度在一定范圍內調節四連桿機構的運動范圍，以防止導向輪(6)與柔性壓輥(1)之間相互干涉。

本發明的有益效果是：

1、在不影響其他鋪放工藝的條件下，有效調整減小了纖維預浸帶(2)與柔性壓輥(1)的接觸包角，改善了柔性壓輥(1)對纖維預浸帶(2)的不良影響(如拖拽所致的剪切滑移，鋪層粘接性能差等)，提高了纖維鋪放設備的可靠性；

2、該裝置結構緊湊、簡單，應用方便。

附圖說明：

圖1是現有纖維鋪放設備鋪放過程平面示意圖。

圖2是應用本發明所述的壓輥機構鋪放過程平面示意圖。

圖3是應用本發明所述的壓輥機構鋪放過程三維示意圖。

圖4是導向輪局部結構示意圖。

圖中1.柔性壓輥，2.纖維預浸帶，3.芯模，4.預浸帶出絲口，5.滾輪，6.導向輪，7.限位螺釘，8.汽缸。

具體實施方式：