[實用新型]一種編織纖維增強復合材料板材熱壓連接設備

有效

• 申請號: 201520109704.2
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN204585834U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 張琦;張未君;李寧;孫強;段大鵬;張明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;賓科精密部件（中國）有限公司
• 主分類號: B29C65/60
• 分類號: B29C65/60
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本實用新型涉及復合材料板材連接技術領域，特別涉及一種編織纖維增強復合材料板材熱壓連接設備。

背景技術

隨著復合材料的應用越來越廣泛，特別是編織纖維增強樹脂基復合材料的應用越來越廣泛，復合材料與復合材料之間的連接問題成為一個重要的技術問題，例如：飛行器復合材料結構有70％以上的破壞是發生在連接部位，可見連接技術對復合材料結構整體性能有重要影響。編織纖維增強樹脂基復合材料根據樹脂的特性不同分為編織纖維增強熱塑性復合材料和編織纖維增強熱固性復合材料。編織纖維增強熱塑性復合材料由于其優異的抗沖擊特性和韌性得到了廣泛的應用。

對于復合材料的連接，傳統的機械連接，由于要對復合材料零件進行打孔，對編織纖維的損傷較嚴重，大大降低了接頭處的連接強度；采用膠接，由于粘接劑對工作環境的苛刻要求，使得其使用范圍也大大減小，采用Z-Pining連接是一種對編織纖維損傷較小的連接方式。然而傳統的Z-Pining連接主要用在復合材料層合板加工制造過程中，在其預浸料或泡沫夾層的厚度方向直接嵌入剛性的短棒，用來改善材料的層間韌性、沖擊損失極限、沖擊后壓縮強度等性能，用于零件與零件之間的連接的實例還很少。

通常Z-Pining的材料是金屬材料，這樣連接后的接頭就存在電化學腐蝕，降低了接頭的連接強度，這就要求研究Z-Pining的新材料。此外由于傳統的Z-Pining是一根根獨立的短棒，不利于復合材料連接的工業化大批量應用，這就要設計新的Z-Pining的結構。

隨著編織纖維增強熱塑性樹脂基復合材料應用的普及，也涉及到一些復合材料與金屬材料的連接，這也對現在的連接方式提出了新的挑戰。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種編織纖維增強復合材料板材熱壓連接設備，實現了對編織纖維較小損傷的多工位、流水式的連接，可用于工業化大批量應用。

為了達到上述的目的，本實用新型采取的技術方案為：

一種編織纖維增強復合材料板材熱壓連接設備，包括支架7，在支架7的中間安裝有伺服轉臺系統6，支架7的周圍依次安裝有：熱風加熱系統1、板材打孔系統2、鉚釘自動安裝系統3、鉚接系統5，熱風加熱系統1、板材打孔系統2、鉚釘自動安裝系統3、鉚接系統5分別與伺服轉臺系統6的相應工位配合，鉚釘供給系統4和鉚釘自動安裝系統3配合連接，熱風加熱系統1、板材打孔系統2、鉚釘自動安裝系統3、鉚釘供給系統4、鉚接系統5、伺服轉臺系統6分別與控制系統8連接，被連接板材9分別裝夾在伺服轉臺系統6的工位上。

所述的熱風加熱系統1包括鼓風機1-1，鼓風機1-1出風口通過發熱絲管1-2和熱風噴嘴1-3連接，熱風噴嘴1-3與被連接板材9的上端面的距離為10-20mm。

所述的板材打孔系統2包括第一氣缸2-1，第一氣缸2-1活塞桿與沖桿2-4連接，沖桿2-4與沖頭2-5連接。

所述的鉚釘自動安裝系統3包括第一伺服電機3-1，第一伺服電機3-1輸出軸與轉臂3-3連接，轉臂3-3的另一端與第二氣缸3-5固定端連接，第二氣缸3-5的活塞桿和氣動三爪卡盤3-4連接。

所述的鉚釘供給系統4包括鉚釘筒4-1，鉚釘筒4-1內部順序放置著鉚釘4-5，鉚釘筒4-1最低端的鉚釘4-5與伺服直線電機4-3接觸，伺服直線電機4-3與控制系統8連接。

所述的鉚接系統5包括第三氣缸5-1，第三氣缸5-1活塞桿與鉚接系統連接桿5-4連接，鉚接系統連接桿5-4與上壓頭5-7連接，第一加熱棒5-5安裝在上壓頭5-7的內孔中，第一溫度傳感器5-6安裝在上壓頭5-7的測溫孔中，第一加熱棒5-5、第一溫度傳感器5-6與控制系統8連接，形成一個閉環溫度控制系統。

所述的伺服轉臺系統6包括氣動夾緊裝置6-1，氣動夾緊裝置6-1連接在轉盤6-6上，轉盤6-6與轉軸6-9上端連接，轉軸6-9下端與第二伺服電機6-8輸出軸連接，第二伺服電機6-8與控制系統8連接。

所述的被連接板材9包括上板9-1，上板9-1與下板9-2搭接，鉚釘4-5被安裝在已經完成打孔的上板9-1和下板9-2上。

所述的鉚釘4-5由第一熱塑性樹脂基體4-5-2和連續纖維增強體4-5-1通過注射成型技術制備而成，鉚釘4-5的端頭部分的直徑為5-10mm，厚度為1-1.5mm；鉚釘的針狀部分的直徑0.6-1.2mm，長度為連接板厚度的2.3倍。

所述的上板9-1與下板9-2由第二熱塑性樹脂基體9-1-1和編織纖維增強體9-1-2利用層壓成形技術制備而成。