[發明專利]一種集成導向和壓止的一體化復合材料剪切裝置有效

申請號：	201310746742.4	申請日：	2013-12-30
公開（公告）號：	CN103660316A	公開（公告）日：	2014-03-26
發明（設計）人：	吳保林;徐德	申請（專利權）人：	中國科學院自動化研究所
主分類號：	B29C70/38	分類號：	B29C70/38;B29C70/54
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	宋焰琴
地址：	100190 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種集成導向一體化復合材料剪切裝置
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及復合材料自動鋪放成型技術領域，尤其是對于多束復合纖維絲束材料鋪放成型過程，主要用于實現復合材料絲束鋪放控制過程中對多束纖維絲束的導向、剪切和壓緊止動。

背景技術

復合材料具有高比強度、高比模量，耐疲勞，減振性好，工藝性好等優點，這些優點對飛行器的性能具有很大的價值，在航天航空工業中已經得到了廣泛的應用，同時在其他行業，復合材料的用量也在日益增多。

對高曲率輪廓復材整體構件，如飛機機身段，以及其他諸如噴氣發動機整流罩、進氣道、噴管、錐形管、壓氣機葉片、圓形或“C”形通道管等橢圓高曲率輪廓整體復材構件，使用自動鋪帶機設備將無法進行鋪放加工制造。自動鋪絲機由于可以對每一束絲帶進行單獨控制，可根據鋪放層輪廓形狀對絲束進行切斷，可鋪放復雜的、甚至帶窗口的曲面。因此，對于此類復雜構件，需要使用自動鋪絲機來實現鋪放加工制造。

復合材料鋪絲機在鋪放過程中需要對絲束進行獨立的切割，為了保證在絲束切割時的穩定切斷率及防止絲束在切斷后由于張力的原因導致發生收縮回退現象，以及在絲束切斷后，對具有斷口的絲束進行重新導向重送的問題，在進行絲束切割時，通常采用壓緊機構對具有張力的絲束進行壓緊，以保證實現上述功能需求。

現有的鋪絲頭采用的分立裝置能夠實現對復合材料纖維絲束的壓緊止動和剪切功能，但每套裝置都需要采用獨立的驅動系統進行驅動控制，不僅驅動元件的數量翻倍，還增加了裝置的總質量和占用體積空間；此外，在控制方面，對每一束纖維絲束的壓緊止動裝置和剪切裝置還需要相互協同控制，才能保證絲束的準確切斷和鋪放，這也增加了控制系統的復雜性。一旦控制失調，壓緊止動和剪切裝置沒有按照設定程序進行配合，就會出現壓緊止動和剪切裝置同時動作或不動作，兩套運動控制系統一旦動作的時序出現偏差，都會影響鋪絲機的正常工作，輕則導致鋪絲精度降低，功能不正常，重則會導致鋪絲機系統運行故障。

導向系統是保證絲束正常傳送的通道，尤其是當復合材料纖維絲束被剪切后，纖維絲束出現斷口，需要重新送入導向通道。現有的剪切系統不具備與剪切裝置配合的導向系統，絲束被剪斷后，絲束斷口的位置和形狀都不確定。由于纖維絲束的斷口位置不確定，當剪切后的絲束需要進行重送時，切斷的纖維絲束從剪切系統進入導向系統，容易嵌入兩套裝置的連接縫隙，或者嵌入到剪切機構中，也可能滑出導絲槽。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種以剪切功能為紐帶，將導向、壓緊止動和剪切功能一體化的新型復合材料剪切裝置。

通常的絲束切割和壓緊止動裝置是分別進行驅動的，而本發明將絲束的切割和壓緊止動裝置合為一體，只需采用一套驅動系統，即可對復合材料纖維絲束進行壓緊和切割，從而在有限的空間內實現對每束絲束的獨立壓緊和切割。

本發明提出一種導向剪切壓緊止動一體化裝置，該裝置包括：導向壓緊剪切頭、導向刀座和纖維絲束，其中：

所述導向壓緊剪切頭放置在所述導向刀座的上方，用于在所述導向刀座的導向下對于纖維絲束進行導向、壓緊和剪切；

所述導向刀座放置在所述導向壓緊剪切頭的下方，用于對于所述導向壓緊剪切頭的運動方向進行引導；

對應的導向壓緊剪切頭和導向刀座構成獨立的多套剪切壓緊止動裝置。

本發明通過導向和剪切裝置結合在一起的動作，主動輔助絲束在導向裝置內通行，提高了絲束剪切后重送的可靠性，避免了絲束在鋪放過程中的越位跑偏和嵌入連接縫隙等問題。本發明不僅減輕了質量，節約了空間，簡化了結構，而且可以根據不同的材料特性對壓緊力進行調節。

附圖說明

圖1是根據本發明一實施例的單層16束絲束導向剪切壓緊止動一體化裝置的結構示意圖；

圖2是根據本發明一實施例的單絲束導向剪切壓緊止動一體化裝置的結構示意圖；

圖3是根據本發明一實施例的導向壓緊剪切頭a的結構示意圖；