[发明专利]复合材料预成型铺放法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料铺放成型技术领域。

背景技术

目前，绝大部分铺放设备都是采用单超声刀片单步法，期望在铺放加工的同时利用一把超声刀完成铺放带的剪切动作；单步法铺放切割方式对于复杂形状铺放带的切割是不适用的，由于空间和切割形状的限制很难在铺放的同时实现切割。如图1中的铺放带形状，带中间需要开一个三角孔，在铺放的过程中，单靠一把超声刀根本很难实现切割。在图2中，这个多边形孔的切割成形需要四把刀才能实现单步法切割，不仅使铺放头的体积、质量加大，而且还会增加控制的难度；有些情况需要切割更加复杂的形状，需要更多把刀，仅靠在铺放头上增加刀具的办法不能从根本上解决问题，因此单步法不能解决复杂形状铺放带的切割成形问题，一种新的切割方法亟待提出。

发明内容

本发明目的在于适用于各种复杂形状铺放带的切割、铺放，并且不增加铺放头的体积和质量。

本复合材料预成型铺放法首先对复合材料铺放带开卷，剥离铺放带上的纸和膜；接下来运行切割轨迹控制程序，利用超声振动刀将铺放带剪切成预设计的形状，将切割下的废料取出；对剪切好的铺放带贴纸贴膜、挤压缠绕成卷，同时记录各个形状铺放带在带卷中的位置，以便保存或安装到铺放头上进行铺放，并有利于铺放时铺放带位置控制。

本发明可切割出各种复杂形状的铺放带，能够满足各种异型芯模铺放成型的需要；二、本发明对铺放带切割后，可自动实现卷轴封装，对于后续的铺放工作提供便利。不增加铺放头刀具和不改变铺放头结构的前提下，解决复杂形状铺放带的切割和铺放问题。

附图说明

图1：带有三角孔铺放带。

图2：带有双三角孔的铺放带。

图3：切割设备组成结构图。

图4：刀具刀架的结构图。

图5：设备整体运行流程图。

图中标号名称：1、开卷电机，2、收膜电机，3、脱膜导向磙，4、收纸导向磙，5、膜，6、刀具，7、收纸导向磙，8、切割废料，9、纸，10、放膜电机，11、放膜导向磙，12、放纸导向磙，13、放纸电机，14、上施压磙，15、下施压磙，16、收带电机，17、Z向运动轴，18、X向导轨，19、X向运动轴，20、Z向导轨，21、气缸，22、超声振动器。

具体实施方式

在对芯模铺放之前，首先要借助铺放带切割设备对铺放带进行预成型切割，然后将切割成形的铺放带按设计轨迹铺放到芯模表面预定位置即可，其中涉及到预切割带上各形状在带卷中的位置与铺放控制程序的结合。通过该切割设备，首先对复合材料铺放带开卷，剥离铺放带上的纸和膜，接下来运行切割轨迹控制程序，利用超声振动刀将铺放带剪切成预设计的形状，将切割下的废料取出后，对裁剪好的铺放带贴纸贴膜、挤压缠绕成卷，同时记录下各个形状复合材料带在带卷中的位置，以便保存或安装到铺放头上进行铺放，并有利于对各形状铺放带进行铺放位置控制，其中最核心的问题就是铺放带的剪切。

硬件部分简介

铺放带切割机的组成结构见图3，除切割运动外，需六台电机(部件1、2、4、10、13、16)来配合完成全程辅助切割工作，其中部件1用于开卷放带，部件2用于开卷收膜，部件4用于开卷收纸，部件10用于卷带放膜，部件13用于卷带放纸，部件16为卷带轴；导向磙(部件3、7、11、12)主要用来引导纸或膜在铺放带上的脱离位置，其中部件3对铺放带脱膜进行导向，部件7对铺放带脱纸进行导向，部件11对裸带贴膜进行导向，部件12对裸带贴纸进行导向；压磙(部件14、15)主要用来将纸和膜压实加紧到铺放带上；部件6为超声振动刀具，是该设备的核心部件，主要起切割作用；部件8为切割后残余废料，随着部件1的运行，在部件7和部件12间脱落。

超声振动刀的运动刀架结构见图4，它包括两个运动轴(部件17、19)的联动，部件17为Z向运动轴，与之相对应的导轨是部件20，部件19是X向运动轴，与之相对应的导轨是部件18，部件21为气缸，用于刀具的Y向位移控制，部件22为超声振动器，用于实现刀具运行过程中刀具超声振动。

软件部分简介

切割设备的整体运行步骤见图5，首先由放带轴开卷放带，对开卷的铺放带收膜，按预定轨迹切割，之后收纸，脱去废料，接下来收卷轴启动进行收带，同时对切割好的带贴纸贴膜压实后备用。根据切割设备的工作流程，该设备的控制需要两个控制程序来实现，即设备整体的控制程序和刀具切割轨迹控制程序。