[发明专利]一种预浸带缠绕或铺放成型的柔性压辊机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料预浸带自动化成型领域，特别是涉及一种预浸带缠绕或铺放成型的柔性压辊机构。

背景技术

复合材料预浸带缠绕、铺放技术是降低复合材料结构件制造成本，提高航空航天领域复合材料用量的关键技术和重要手段。随着大型飞机、大型运载火箭等重大项目的实施，开展复合材料预浸带缠绕、铺放相关技术的研究对进一步提高复合材料加工制造水平及扩大复合材料在航空航天领域应用具有重大意义。预浸带缠绕、铺放成型工艺过程可描述为首先将预浸带在预备机构中完成预浸带的张紧和预定形状的切割使之形成平行的预浸带、丝；再将预浸带、丝由加热装置加热到所需的工艺温度后由压辊将预浸带、丝按照预定的轨迹或路径以合适的速度铺贴到模具或层合板表面。目前预浸带复合材料缠绕、铺放成型所采用的压辊均为不可变形的刚性压辊或是变形很小的高分子材料压辊，采用这种压辊只能实现规则曲面或平面的预浸带成型，无法实现结构复杂的自由曲面类复合材料结构件的成型。

发明内容

本发明的目的是提供一种预浸带缠绕或铺放成型的柔性压辊机构，解决了现有预浸带复合材料缠绕、铺放成型所采用的压辊，无法实现结构复杂的自由曲面类复合材料结构件的成型。

本发明提供的一种预浸带缠绕或铺放成型的柔性压辊机构，包括第二气辊支架、第一气辊支架、设有充气通道的中心轴、气辊衬筒和设有充气嘴的气辊，其中，气辊套装在中心轴上，气辊衬筒置于气辊和中心轴之间；气辊衬筒与中心轴之间设有密闭空间，所述密闭空间与气辊上的充气嘴、中心轴上的充气通道互通；第一气辊支架设置有两个，分别安装在中心轴的两端，同时，两个第一气辊支架的另一端通过第二气辊支架连接。

优选地，中心轴的一端内部开有轴向气道，中心轴的中间位置内部开有径向气道，其中，径向气道与轴向气道相通，同时，轴向气道的开口端设置有气嘴，径向气道与密闭空间互通。

优选地，中心轴的圆周上开设有两个环形槽，两个环形槽置于中心轴上径向中截面的两侧；气辊衬筒为中空结构，且其内部设置有两个与环形槽间隙配合的环形挡板，所述密闭空间通过环形挡板与环形槽构成；所述气辊衬筒上开设有与密闭空间相通的通气孔，所述密闭空间通过通气孔与气辊上的充气嘴相通。

优选地，通气孔与气嘴之间设置有气嘴密封圈。

优选地，所述环形槽与环形挡板之间设置有两个轴密封圈。

优选地，中心轴上自两个第一气辊支架相向的方向依次设置轴承端盖、气辊卡盘和深沟球轴承，其中，深沟球轴承设置在中心轴的轴肩处。

优选地，气辊为环形筒体结构，所述充气嘴开设在气辊的内侧壁上。

优选地，气辊衬筒的圆周外侧与环形挡板的内侧壁之间开设有第一润滑油储存孔。

优选地，所述环形挡板的侧壁上开设有倾斜的第二润滑油储存孔，所述第二润滑油储存孔与第一润滑油储存孔相通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种预浸带缠绕或铺放成型的柔性压辊机构，首先通过第二气辊支架将整个机构固定在复合材料预浸带成型机上，通过中心轴上的充气管道向整个装置充气，气体通过充气管道进行密闭空间内，再由密闭空间进入气辊内；同时按照要求设定气辊充气压力，即可用于自由曲面类复合材料结构件的成型。在成型过程中可根据需要实施调整气辊充气压力的大小，来改变气辊的成型压力。本发明提供的柔性压辊既能实现平面、凸面、凹面、回转面的复合材料成型，又能完成自由曲面的复合材料成型。因此，采用柔性压辊是实现自由曲面类结构件复合材料成型的有效手段，从根本上解决了“低成本、高性能”制造问题。

进一步的，通过轴密封圈保证上气辊衬筒和下气辊衬筒相对于中心轴旋转时是完全密封不泄露气体。

进一步的，在上气辊衬筒和下气辊衬筒上均开设的第一润滑油储存孔，保证了挡板底面和环形槽底面的润滑。

进一步的，在挡板靠近中心轴径向中截面一侧的侧面上开设的倾斜第二润滑油储存孔，保证了挡板靠近中心轴径向中截面一侧的侧面与环形槽侧面之间的润滑。

附图说明

图1是压辊机构爆炸图；

图2是压辊机构立体图；

图3是上(下)气辊衬筒结构示意图；

图4是气辊结构示意图；

图5是中心轴剖面图；

图6是密封螺钉结构示意图；

图7是气嘴密封圈结构示意图；