[發明專利]聯動數控鋪纏一體化成型裝備

在審

• 申請號: 202010422591.7
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111546669A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 王華僑;王宇飛;王顯峰;肖軍;蘇國榮;楊建中;高松;鄭武;夏凱;朱萬強;羅海濤;楊戈;艾進;胡毅剛;明先承;付忠奎
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天紅陽機電有限公司
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 安磊

本發明涉及一種聯動數控鋪纏一體化成型裝備。該成型設備的裝備主機上設置有三個平移單元，其中的X軸移動單元設置在Z軸移動單元的輸出端上，Y軸移動單元設置在X軸移動單元的輸出端上；鋪纏手腕的滾轉單元固定設置在Y軸移動單元的輸出端上，俯仰單元固定設置在滾轉單元的輸出端上，偏航單元固定設置在俯仰單元的輸出端上，鋪纏頭設置在偏航單元的輸出端上，鋪纏頭上設置有送帶單元，以用于輸送鋪纏工件所需料帶卷；旋轉工作臺設置在裝備主機的水平橫向一側，旋轉工作臺用于安放待鋪纏的工件，并帶動該工件繞豎直方向旋轉。本發明可為自動絲束鋪放技術提供了適于工程應用研究和制造的裝備平臺。

技術領域

本發明屬于機械設計與制造技術領域，尤其涉及一種聯動數控鋪纏一體化成型裝備。

背景技術

傳統的數控纏繞機，能夠完成筒形、錐形、冪次曲線形回轉體的復合材料蒙皮纏繞成型，但無法完成異型曲面蒙皮的鋪放成型。對于異型曲面蒙皮，使用傳統數控布帶纏繞機僅能完成模具旋轉及預浸帶固定，布帶的鋪放成型靠人工完成，預浸帶在鋪放中人為施加張力，導致布帶與模具產品之間貼合不實，比理論圓周偏大。

除回轉體殼體類復合材料薄壁蒙皮結構件產品可采用布帶纏繞機直接纏繞成型外，空間復雜異形曲面類復合材料薄壁產品成型目前均無自動化裝備，需要通過靠手工成型。復合材料蒙皮纖維鋪放方向、精度及鋪放質量對產品綜合性能和質量一致性影響較大。手工鋪放首先需要對模具進行預熱，保證預浸料可以較好地貼模；預浸絲束鋪放的角度、縫隙拼接均由人工控制；為了保證預浸料之間貼合良好，每鋪2～3層，需要包真空進行一次預壓；下次鋪層前需要再對模具進行預熱，已鋪層在模具上的預浸料時常需經歷多次加熱過程。該成型過程周期漫長，勞動強度大效率低；且手工成型的復合材料結構件的纖維鋪放角度、纖維束之間的拼縫、預浸料的樹脂含量、纖維拉直程度等均無法保證，產品質量穩定性差且無法滿足復材材料空間曲面蒙皮類產品工程化高效率生產節奏需求。

因此，通過人工使用纖維網格布進行平行重疊纏繞、斜紋布斜疊纏繞成型固化后，再進行機加工整形，存在的主要缺點有三個方面：

首先，人工固化成型加工后存在皺褶、架橋、分層、開裂等多種質量缺陷，導致產品質量可靠性、穩定性和一致性差；其次，材料利用率低下導致材料成本高，為降低人工操作難度，提高人工效率，傳統固化工藝是直接將整個異形曲面工件包繞，大面積的材料需要在固化后切削掉實現成型，實際纏繞成型的材料利用率不到30％，浪費極其嚴重；再者，需要通過機械切削加工去除多余的布帶蒙皮，布帶纖維在此過程中遭到切斷破壞導致綜合性能低，并且加工成本高、切削時粉塵污染嚴重、工序周轉周期長導致總體成本高周期長等眾多缺點。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種聯動數控鋪纏一體化成型裝備，以解決現有技術中通過人工使用纖維網格布進行平行重疊纏繞、斜紋布斜疊纏繞成型固化后，再進行機加工整形帶來的技術問題。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種聯動數控鋪纏一體化成型裝備，所述成型設備包括裝備主機、鋪纏手腕、鋪纏頭以及旋轉工作臺，其中：

所述裝備主機上設置有三個平移單元，分別為沿豎向升降的Z軸移動單元、沿水平橫向移動的X軸移動單元和沿水平縱向移動的Y軸移動單元，所述X軸移動單元設置在所述Z軸移動單元的輸出端上，所述Y軸移動單元設置在所述X軸移動單元的輸出端上；

所述鋪纏手腕包括滾轉單元、俯仰單元和偏航單元，所述滾轉單元固定設置在所述Y軸移動單元的輸出端上，所述滾轉單元的輸出端可繞所述水平縱向轉動，所述俯仰單元固定設置在所述滾轉單元的輸出端上，所述俯仰單元的輸出端可做俯仰動作，所述偏航單元固定設置在所述俯仰單元的輸出端上，所述偏航單元的輸出端可繞豎向轉動，所述鋪纏頭設置在所述偏航單元的輸出端上，所述鋪纏頭上設置有送帶單元，以用于輸送鋪纏工件所需料帶卷；