[发明专利]一种覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊

说明书

技术领域

本发明属于航空专用自动铺带装备技术，涉及一种覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊。

背景技术

先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性和工艺性好等特点，尤其适用于大型结构及整体结构，是理想的航空结构材料，其在飞机上的用量日益增多，应用范围从次承力结构（舱门、整流罩、安定面等）扩展到主承力结构（机翼、机身等），目前复合材料已成为新一代飞机机体的主体结构材料，复合材料还广泛应用于航天、船舶、风力发电等领域。因此，复合材料低成本制造技术是目前国际复合材料技术领域的核心问题，复合材料自动铺放技术是复合材料低成本制造技术的研究重点。

目前，带有双超声波切刀切割系统和在线检测系统的10轴自动铺带机已经成为自动铺带机的标准配置，铺带成型质量显著提高，铺带效率已是手工铺叠的数十倍，不仅大大提高了复合材料构件的生产效率，降低了生产成本，而且通过铺带工艺参数和技术指标的精确控制，极大提高了复合材料构件质量的可靠性和稳定性，特别适合大尺寸和复杂构件的制造，减少了拼装零件的数目，节约了制造和装配成本，并极大地降低了材料的废品率和制造工时。

然而，目前的自动铺带机上，其复合材料铺放装置采用的铺放压辊大都是国外进口压辊，价格昂贵，易损坏，采购渠道单一，供货周期长，严重制约了国内复合材料自动铺放装置行业的发展；另外，现有的复合材料铺放压辊均采用缠绕式结构，加工工艺复杂，制造成本高昂，使用寿命周期短，易损坏，可维修性差。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，便于加工制造，生产成本低，具有较好的使用寿命及可维修性，克服了现有技术的缺陷。

为此，本发明提出一种覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，所述覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊设有一金属芯轴，所述金属芯轴包括一呈圆柱状的芯轴本体部以及对应设置在所述芯轴本体部两端的两轴承支撑部，所述轴承支撑部与所述芯轴本体部呈同轴设置，其外径小于所述芯轴本体部的外径，其中，所述芯轴本体部的外侧面包覆有弹性胶层，所述弹性胶层的外侧包覆有辊面胶层。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述芯轴本体部的外侧面沿轴向依次设有第一螺纹段及第二螺纹段，所述第一螺纹段的螺纹与所述第二螺纹段的螺纹的螺旋方向相反，所述弹性胶层包覆在所述第一螺纹段及第二螺纹段的外侧，其中，所述第一螺纹段及第二螺纹段的长度相同。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述第一螺纹段的螺纹为右旋螺纹，所述第二螺纹段的螺纹为左旋螺纹，或者，所述第一螺纹段的螺纹为左旋螺纹，所述第二螺纹段的螺纹为右旋螺纹。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述第一螺纹段与所述第二螺纹段的螺纹截面形状分别为三角形。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述弹性胶层与所述芯轴本体部胶接固定。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述弹性胶层由天然橡胶制成。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述辊面胶层由PTFE胶带制成，其粘贴包覆于所述弹性胶层的外侧面。

如上所述的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，其中，所述芯轴本体部与所述轴承连接部为一体成型，并由45号钢制成。

本发明提出的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，便于加工制造，延长了复合材料铺放压辊的使用寿命，提高了复合材料铺放压辊的可维修性，降低了复合材料铺放压辊的制造成本，能够用于翼面类结构的大型复合材料铺带机中的复合材料预浸带的铺放。

本发明提出的覆膜式胶辊结构的复合材料铺放压辊，通过由内至外依次设置有金属芯轴、弹性胶层以及辊面胶层，形成内、中、外三层结构，其中，内层的金属芯轴保证了复合材料铺放压辊的刚性；中层为弹性胶层，保证复合材料铺放压辊的弹性，在铺放复合材料要求的铺放压力作用下，弹性胶层产生的弹性变形量控制在2～3mm左右,在铺放复合材料预浸带过程中保证铺放压力的均匀性，并在弹性胶层发生弹性变形过程中，弹性胶层能始终与辊面胶层保持紧密贴合状态；外层为辊面胶层，保证复合材料铺放压辊的表面特性，使复合材料预浸带铺放时不与待铺放的复合材料产生粘连。