[发明专利]复合材料组合铺放法及专用组合铺放头

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料组合铺放头和组合铺放方法，属于复合材料成型技术领域。

技术背景

复合材料纤维铺放成型技术是自动铺丝束成型技术和自动窄带铺放成型技术的统称，是在已有缠绕和自动铺放基础上发展起来的一种全自动制造技术。铺放头作为铺放设备中核心构件，它的结构、性能决定着铺放设备的铺放性能和铺放产品的质量。

最早开始研制铺放设备的有Boeing公司、Cincinnati Milacron公司、Hercules公司(Alliant Techsystems的前身)，1982年开始设备设计、工艺与材料研制等诸项工作。Boeing公司的机械工程师Quentin Wood提出了“AVSD铺放头”(Automated Vari2 able Sttraind Dispensing Head)设想，解决了基本的纤维束压实、切断和重送的问题。1985年Hercules公司研制出了第一台原理样机，1989年Cincinnati Milacron公司设计出其第一台纤维铺放系统并于1990年投入使用；1995年Ingersoll公司研制出其第一台铺放机。经过20余年的发展，纤维铺放技术装备已经基本成熟，已经能够实现一般构件的铺放成型，但是对于曲率较小的芯模的铺放仅靠铺带铺放头很难实现其铺放。

发明内容

本发明旨在提供一种复合材料组合铺放头和组合铺放方法，通过全新混合铺放头结构，使一台设备同时兼具铺放和铺丝的功能，相比同时购置铺放和铺丝设备，它不仅大大节省了设备成本，而且能解决单凭铺放或铺丝不能够解决的问题。

本发明采用中间铺带两边铺丝的铺放头结构，中间为铺带机构，两边为铺丝机构，通过定位螺栓和螺母分别将两个单边铺丝头固定在铺带机构的两侧，上述铺带机构和其两侧的两个单边铺丝头在空间上不相互干涉；可根据铺放带的宽度调整定位螺栓的间距，同时调整两个铺丝头之间的距离，距离与铺带宽度相等，从而保证铺放不离缝；使铺带过程与铺丝过程复合，利用同一台运动控制器同时实现铺放头和铺丝头的运动控制。在实际加工中，同时进行铺带和铺丝。

本发明可以根据需要选择铺带，或铺丝，或同时进行铺带和单边铺丝，或同时进行铺带和双边铺丝；在机床运行控制方面，可以采用同一台运动控制器同时实现铺放头和铺丝头的运动控制，定义好各个运动轴的标识之后，在编写机床控制程序时，根据实际加工的需要将相应的运动轴代码编入，实现联动控制。

该铺放头结构可以根据复合材料铺放带的宽度实现结构宽度调整，从而适合各种宽度的铺放带，另外，还可以根据工艺的需要选择只采用铺放或铺丝，实现产品制造成型，大大增加复合材料成型的灵活性。

附图说明

图1：组合铺放头的结构图。

图2：图1的左视图。

图3：铺放带调整后的组合铺放头结构图。

图中标号名称：1、铺放头，2、铺丝头，3、定位螺栓，4、压磙，5、定位孔，6、铺放带，7、复合材料丝。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2来说明本实施方式，本实施方式由铺放头1、铺丝头2、定位螺栓3、铺放带压磙4、定位孔5以及铺放带6组成；给系统上电，对准初始位置，组合铺放头1下移，同时铺丝头2送丝、铺放头1送带，组合铺放头通过压磙4对芯模表面铺放带施压，运行数控程序，控制组合铺放头铺带和两边铺丝运动；运行完毕后，铺放头1的切割装置切断铺放带，铺丝头2的剪切装置剪断复合材料丝7，组合铺放头继续前进一段以保证铺放带6和丝7被压附到芯模表面。

具体实施方式二：结合图1、图2、图3来说明本实施方式，本实施方式由铺放头1、铺丝头2、定位螺栓3、铺放带压磙4、定位孔5以及铺放带6组成；在实际生产时，若铺放带6的宽度发生了变化，和原来的不一样，此时，只需要调整组合铺放头装置中的定位螺栓3，是两边铺丝头2之间的距离为铺带6的宽度即可；其它组成及操作步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图2、图3来说明本实施方式，本实施方式由铺放头1、铺丝头2、定位螺栓3、铺放带压磙4、定位孔5以及铺放带6组成；在实际生产时，若只需用到铺放功能，那么只需在生成控制代码时仅使用铺放带6的功能即可，在铺放过程中铺丝头2就不再工作；其它组成及操作步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1、图2、图3来说明本实施方式，本实施方式由铺放头1、铺丝头2、定位螺栓3、铺放带压磙4、定位孔5以及铺放带6组成；在实际生产时，若只需用到铺丝功能，首先需调整定位螺栓3，将两边的铺丝头2调制中间无间距，然后需在生成控制代码时仅使用铺丝的功能，在铺放过程中铺放头1就不再工作；其它组成及操作步骤与具体实施方式一相同。