[發明專利]一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置

在審

• 申請號: 201811125559.1
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109177234A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 李文斌;張建寶;孫宏杰;劉永佼;黃曉川;沈登雄;陳亮
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38;B29C70/54;B29C70/34
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置，涉及復合材料制造技術領域；包括預浸窄帶放卷導向裝置、疊層合束裝置和網格鋪放頭；該多絲束同步疊層合束鋪放裝置可將2～3束纖維預浸窄帶集合成單束疊層結構預浸窄帶，再通過鋪絲壓輥一次鋪放于網格凹槽中，實現單次鋪放多層預浸窄帶；本發明的裝置可以應用于復合材料網格結構，具有鋪放效率高，成型質量好的特點，實現了復合材料網格結構高效高質量的自動化成型。

技術領域

本發明涉及一種復合材料制備技術領域，特別是一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置。

背景技術

復合材料網格結構能夠充分發揮結構各向異性的優勢，更好的滿足結構上各個方向不同強度與剛度要求，提高結構效率，滿足復合材料結構件的輕質化要求而被廣泛采用，網格結構形式的復合材料構件已經占到復合材料艙段結構件的80％以上。

針對復合材料網格結構的成型，國內開展了回轉結構自動化纏繞技術研究工作，采用測地線纏繞成型工藝，初步實現了回轉結構矩形、三角形網格的自動化纏繞。隨著復合材料的應用領域不斷拓寬，新型異形網格結構已不再沿測地線或近測地線方向，國內成熟的網格纏繞成型工藝已無法適于此類網格結構成型；同時傳統的網格纏繞技術無法實現凹形面的纏繞成型，并且網格纏繞成型存在節點架橋的問題。

基于自動鋪絲技術的復合材料網格鋪放工藝打破了傳統網格纏繞技術測地線和不架橋等規則的限制，可進行異形網格的成型。而異形網格的鋪放成型效率是影響生產進度的主要因素，現有的多鋪放頭鋪放設備在進行異形網格結構成型時，多鋪放頭之間的軌跡規劃及多自由度鋪放頭之間的協同這一問題尚沒良好解決，使得多鋪放頭設備難以應用于異形網格的高效鋪放成型，導致異形網格的鋪放成型僅能采用單鋪放頭鋪放的成型方式。目前單鋪放頭的鋪放設備所用預浸窄帶大多通過熱熔法預浸料分切得到，在制備熱熔預浸料時，若纖維層太厚，膠膜難以對纖維實現完全浸潤，導致預浸料在分切后得到的預浸窄帶剛度不夠，容易在送紗輥處卡滯，因此現有的預浸窄帶厚度一般低于0.20mm，這導致現有單鋪放頭設備單次鋪放厚度低，鋪放效率不高，無法滿足異形網格的高效鋪放成型。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置，預浸窄帶的疊層合束和鋪放同步完成，本發明可以應用于復合材料異形網格結構的高效成型，不僅鋪放效率高，同時具有成型質量好的特點，實現了復合材料異形網格結構高效高質量的自動化成型。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置，包括預浸窄帶放卷導向裝置、疊層合束裝置和網格鋪放頭；預浸窄帶放卷導向裝置在電機的驅動下實現多束預浸窄帶的放紗及收膜，并按照預設的紗路方向將多束預浸窄帶輸送至疊層合束裝置；疊層合束裝置將多束預浸窄帶貼合在一起，形成單束疊層結構預浸窄帶；網格鋪放頭將上述單束疊層結構預浸窄帶鋪放于模具表面的網格凹槽中。

在上述的一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置，所述的疊層合束裝置包括預浸窄帶定位輥輪、合束輥組；預浸窄帶定位輥輪的數量與預浸窄帶的絲束數量一致；每個預浸窄帶定位輥輪的表面設置凹槽，用于對凹槽內的預浸窄帶進行定位；合束輥組由至少2組輥輪組成，各組輥輪之間非平行設置；每組輥組包括一個表面帶凹槽的輥輪；通過預浸窄帶定位輥輪的多束預浸窄帶按照預先設置的疊層次序由合束輥組中的輥輪提供0.5-2N的疊合張力，多束預浸窄帶在張力的作用下貼合在一起，形成單束疊層結構預浸窄帶。

在上述的一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置，包括紅外加熱裝置，通過紅外加熱裝置對合束輥組進行加熱，使預浸窄帶具有一定粘性，加熱溫度范圍為30-80℃，優選40-50℃。

在上述的一種復合材料多絲束同步疊層合束鋪放裝置，所述的凹槽為“U”形槽，預浸窄帶寬度＜槽寬w＜預浸窄帶寬度+0.5mm，單層預浸窄帶厚度＜槽深h1，3層預浸窄帶厚度＜槽深h2。