[发明专利]一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置

说明书

一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置，涉及复合材料制造技术领域；包括预浸窄带放卷导向装置、叠层合束装置和网格铺放头；该多丝束同步叠层合束铺放装置可将2～3束纤维预浸窄带集合成单束叠层结构预浸窄带，再通过铺丝压辊一次铺放于网格凹槽中，实现单次铺放多层预浸窄带；本发明的装置可以应用于复合材料网格结构，具有铺放效率高，成型质量好的特点，实现了复合材料网格结构高效高质量的自动化成型。

技术领域

本发明涉及一种复合材料制备技术领域，特别是一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置。

背景技术

复合材料网格结构能够充分发挥结构各向异性的优势，更好的满足结构上各个方向不同强度与刚度要求，提高结构效率，满足复合材料结构件的轻质化要求而被广泛采用，网格结构形式的复合材料构件已经占到复合材料舱段结构件的80％以上。

针对复合材料网格结构的成型，国内开展了回转结构自动化缠绕技术研究工作，采用测地线缠绕成型工艺，初步实现了回转结构矩形、三角形网格的自动化缠绕。随着复合材料的应用领域不断拓宽，新型异形网格结构已不再沿测地线或近测地线方向，国内成熟的网格缠绕成型工艺已无法适于此类网格结构成型；同时传统的网格缠绕技术无法实现凹形面的缠绕成型，并且网格缠绕成型存在节点架桥的问题。

基于自动铺丝技术的复合材料网格铺放工艺打破了传统网格缠绕技术测地线和不架桥等规则的限制，可进行异形网格的成型。而异形网格的铺放成型效率是影响生产进度的主要因素，现有的多铺放头铺放设备在进行异形网格结构成型时，多铺放头之间的轨迹规划及多自由度铺放头之间的协同这一问题尚没良好解决，使得多铺放头设备难以应用于异形网格的高效铺放成型，导致异形网格的铺放成型仅能采用单铺放头铺放的成型方式。目前单铺放头的铺放设备所用预浸窄带大多通过热熔法预浸料分切得到，在制备热熔预浸料时，若纤维层太厚，胶膜难以对纤维实现完全浸润，导致预浸料在分切后得到的预浸窄带刚度不够，容易在送纱辊处卡滞，因此现有的预浸窄带厚度一般低于0.20mm，这导致现有单铺放头设备单次铺放厚度低，铺放效率不高，无法满足异形网格的高效铺放成型。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置，预浸窄带的叠层合束和铺放同步完成，本发明可以应用于复合材料异形网格结构的高效成型，不仅铺放效率高，同时具有成型质量好的特点，实现了复合材料异形网格结构高效高质量的自动化成型。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置，包括预浸窄带放卷导向装置、叠层合束装置和网格铺放头；预浸窄带放卷导向装置在电机的驱动下实现多束预浸窄带的放纱及收膜，并按照预设的纱路方向将多束预浸窄带输送至叠层合束装置；叠层合束装置将多束预浸窄带贴合在一起，形成单束叠层结构预浸窄带；网格铺放头将上述单束叠层结构预浸窄带铺放于模具表面的网格凹槽中。

在上述的一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置，所述的叠层合束装置包括预浸窄带定位辊轮、合束辊组；预浸窄带定位辊轮的数量与预浸窄带的丝束数量一致；每个预浸窄带定位辊轮的表面设置凹槽，用于对凹槽内的预浸窄带进行定位；合束辊组由至少2组辊轮组成，各组辊轮之间非平行设置；每组辊组包括一个表面带凹槽的辊轮；通过预浸窄带定位辊轮的多束预浸窄带按照预先设置的叠层次序由合束辊组中的辊轮提供0.5-2N的叠合张力，多束预浸窄带在张力的作用下贴合在一起，形成单束叠层结构预浸窄带。

在上述的一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置，包括红外加热装置，通过红外加热装置对合束辊组进行加热，使预浸窄带具有一定粘性，加热温度范围为30-80℃，优选40-50℃。

在上述的一种复合材料多丝束同步叠层合束铺放装置，所述的凹槽为“U”形槽，预浸窄带宽度＜槽宽w＜预浸窄带宽度+0.5mm，单层预浸窄带厚度＜槽深h1，3层预浸窄带厚度＜槽深h2。