[发明专利]一种大幅宽多向连续纤维布的制造装置及操作方法

说明书

一种大幅宽多向连续纤维布的制造装置及操作方法，包括运动机构、干纤维料筒架、张力控制装置、干纤维铺放头和铺放模具；干纤维料筒架和干纤维铺放头设置在运动机构上，运动机构能够带动干纤维铺放头沿X轴、Y轴或Z轴方向移动；干纤维料筒架和干纤维铺放头之间设置有张力控制装置，张力控制装置能够保证干纤维料筒架出来的干纤维丝束张力稳定；运动机构的下方设置有铺放模具；干纤维料筒架出来的干纤维丝束绕过张力控制装置进入干纤维铺放头；干纤维铺放头的出口对准铺放模具。本发明能够制造纤维连续的大幅宽多向布，无需缝合，确保后期复合材料构件中纤维连续，从而能够提高复合材料构件承载性能。

技术领域

本发明属于复合材料增材制造技术领域，特别涉及一种大幅宽多向连续纤维布的制造装置及操作方法。

背景技术

先进复合材料具有轻质、高比强度、高比模量、抗疲劳、可设计和耐腐蚀等优点，随着复合材料的广泛应用，如何高效、低成本地制造出合格的复合材料构件成为行业中广泛关注的问题。为了制造大型复合材料构件，当需要布幅宽度较大(≥3米)的多向纤维布时，大多采用搭接，拼接缝合等方法实现，导致纤维无法连续，特别是在±45°、90°方向，从而影响大型构件的性能。另外在制造圆柱筒体、圆锥筒体等复合材料构件时，多采用纤维缠绕技术，纤维缠绕技术在制造大型复合材料构件时效率较低，且无法实现0°方向纤维缠绕，无法获得最优的复合材料构件性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大幅宽多向连续纤维布的制造装置及操作方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大幅宽多向连续纤维布的制造装置，包括运动机构、干纤维料筒架、张力控制装置、干纤维铺放头和铺放模具；干纤维料筒架和干纤维铺放头设置在运动机构上，运动机构能够带动干纤维铺放头沿X轴、Y轴或Z轴方向移动；干纤维料筒架和干纤维铺放头之间设置有张力控制装置，张力控制装置能够保证干纤维料筒架出来的干纤维丝束张力稳定；运动机构的下方设置有铺放模具；干纤维料筒架出来的干纤维丝束绕过张力控制装置进入干纤维铺放头；干纤维铺放头的出口对准铺放模具。

进一步的，运动机构包括横梁、立柱、和滑轨；四个立柱竖直设置且成矩形排列，两个滑轨分别设置在两个立柱的顶部之间，且两个滑轨互相平行；横梁横跨垂直设置在两个滑轨之间，横梁能够沿着滑轨方向滑动；横梁上设置有滑枕，滑枕能够在横梁上上下滑动；控制系统设置在运动机构侧面，用于控制运动机构带动干纤维铺放头沿X轴、Y轴或Z轴方向移动。

进一步的，干纤维铺放头设置在滑枕的正下方，干纤维铺放头和滑枕之间设置有转轴，干纤维铺放头能够绕转轴旋转；干纤维料筒架设置在滑枕上或横梁的端部；当横梁跨距≤8米时，干纤维料筒架设置在滑枕；当横梁跨距＞8米时，干纤维料筒架固定设置在横梁的一端或者两端；当干纤维料筒架设置在横梁的端部时，张力控制装置与干纤维铺放头之间设置有导向器，干纤维丝束依次绕过张力控制装置和导向器进入干纤维铺放头。

进一步的，横梁上滑枕的侧面设置有裁切装置；裁切装置包括裁切滑枕、切刀座和切刀；裁切滑枕设置在横梁上，能够垂直于横梁上下滑动，切刀座固定设置在裁切滑枕上，切刀安装在切刀座上，裁切滑枕带动切刀上下移动。

进一步的，干纤维铺放头的出口处设置有压实装置，压实装置包括压实气缸和压辊，压实气缸的输出端连接压辊，压辊设置在铺放模具的上方；压辊为由柔性材料制成；干纤维铺放头的侧面设置有定型剂喷涂装置；干纤维铺放头内设置有若干通道，通道上设置有干纤维导向装置。

进一步的，导向器为多通道导向器，导向器为陶瓷制成；干纤维铺放头为多通道铺放头。