[发明专利]复合材料铺丝头及其剪切刀

说明书

本发明属于复合材料自动铺放成型技术领域，具体提供一种复合材料铺丝头及其剪切刀。本发明旨在解决现有复合材料铺丝头的直刃形剪切刀不容易切断丝束以及斜刃形剪切刀容易使丝束受挤压变形产生褶皱甚至滑出导向槽的问题。本发明的复合材料铺丝头的剪切刀主要包括刀体和刀刃。其中，刀体的一端设置有多个V形开口，每一个V形开口上的边缘上都形成有一个所述刀刃。由于丝束的两侧被开口的边缘所限制，所以丝束不会发生侧向滑动，滑出导向槽。进一步，由于刀刃是形成在开口的边缘上的，所以当丝束被卡入开口内与刀刃接触时，丝束势必会沿着刀刃的延伸方向滑动，从而更容易切断丝束。

技术领域

本发明属于复合材料自动铺放成型技术领域，具体提供一种复合材料铺丝头及其剪切刀。

背景技术

复合材料具有高比强度、高比模量，耐疲劳，减振性好，工艺性好等优点，非常适合先进飞行器的性能要求，因此，在航天航空工业中已经得到了广泛的应用。同时，在其他行业，如体育器材、船舶、高铁等领域，复合材料的用量也在日益增多。

对高曲率轮廓复材整体构件，如飞机机身段，以及其他诸如喷气发动机整流罩、进气道、喷管、锥形管、压气机叶片、圆形或“C”形通道管等椭圆高曲率轮廓整体复材构件，使用复合材料“自动铺带机”设备将难以满足铺放制造的要求。复合材料“自动铺丝机”由于可以对多束窄根丝带进行单独控制，可根据铺放层轮廓形状对丝束进行独立切断控制，可铺放复杂的、甚至带窗口的曲面。因此，对于此类复杂构件，需要使用自动铺丝机来实现铺放加工制造。

铺丝头是复合材料铺丝机最核心的部件，铺丝头的核心功能装置主要实现对多束复材纤维丝束的独立重送、压紧止动、剪切、导向等功能，这是铺丝机实现对复杂轮廓铺放的保障和前提根件。

现有的铺丝头采用的剪切刀刃形结构通常为直刃形(如公布号为CN103496176A公开的导向剪切刀)或者斜刃形(如公布号为CN102963010A公开的斜口刀片)。采用直刃形剪切刀优点是：剪切时间短，剪切过程丝束受力均匀，剪切后的丝束切口比较整齐。缺点是：需要的剪切力大，剪切过程中容易对丝束产生较大的拉力，不容易切断丝束，总体切断率较低。

采用斜刃形剪切刀的优点是：所需剪切力较小，剪切压强大，对于剪切驱动系统的可获得较好的空间优势，同时还可获得很高的丝束的切断率。缺点是：1、剪切过程中产生侧向分力，会将丝束推向导向槽的边缘，容易导致丝束受挤压变形产生褶皱甚至滑出导向槽。2、剪切时间长，斜刃形切刀完全切断丝束需要在刀片运动方向上走更多的行程，在驱动系统速度一定的前提下，所需时间更长。3、铺丝精度差。由于铺放速度不同，较长的剪切时间会导致不同铺放速度情况下，丝束的切断长度不同，影响铺丝精度。4、切口质量不好。由于采用斜刃形剪切刀是一个逐步切断丝束的过程，切断过程，剪切力的侧向分力将丝束推向斜刃一侧，容易产生非直线切口。此外，当大部分丝束被逐渐切断后，剩余的少量丝束容易被拉断，导致切口不整齐。尤其对于高速铺放剪切时，问题表现比较明显。

相应地，本领域需要一种新的复合材料铺丝头及其切刀来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有复合材料铺丝头的直刃形剪切刀不容易切断丝束以及斜刃形剪切刀容易使丝束受挤压变形产生褶皱甚至滑出导向槽的问题，本发明提供了一种复合材料铺丝头的剪切刀，所述剪切刀包括刀体和刀刃，所述刀体的一端设置有开口，所述刀刃沿所述开口的边缘形成。

在上述剪切刀的优选技术方案中，所述开口是V形开口。

在上述剪切刀的优选技术方案中，所述刀刃包括第一刀刃和第二刀刃，所述第一刀刃沿所述V形开口的第一侧边形成，所述第二刀刃沿所述V形开口的第二侧边形成。

在上述剪切刀的优选技术方案中，所述第一刀刃和所述第二刀刃相交。

在上述剪切刀的优选技术方案中，所述第一刀刃和所述第二刀刃都是通过单面研磨工艺形成。