[发明专利]双弧形导轨复合材料铺丝头

说明书

一种双弧形导轨复合材料铺丝头。主要解决现有的铺丝头进行复杂曲面零件碳纤维过象限铺放时出现奇异点的问题。其特征在于：所述铺丝头连接体(4)底部通过轴(20)连接有上层铺丝头体(5)，所述上层铺丝头体(5)底部通过上层弧形导轨(12)与中层铺丝头体(6)相连，所述中层铺丝头体(6)底部通过下层弧形导轨(14)与下层铺丝头体(7)相连，且上层弧形导轨(12)与下层弧形导轨(14)在水平方向上相互垂直；所述下层铺丝头体(7)底部连接有铺丝头纱架(8)。该双弧形导轨复合材料铺丝头可以实现7轴联动，从而实现对复杂曲面零件进行碳纤维铺放，效率高，适应性强。

技术领域

本发明涉及机床领域，具体说是一种双弧形导轨复合材料铺丝头。

背景技术

随着技术的不断发展，大型飞机以及大型航天器都在广泛采用轻量化设计，从而获得更大的推重比，提高载荷搭载能力，加之结构强度要求不断提高，既保证强度，又要较少质量成为轻量化设计的核心问题，碳纤维复合材料成型是解决这一问题的最好途径之一。通过将碳纤维丝束有序的铺放在预制的零件模具上获得纯碳纤维的轻质结构件已经广泛用于在航空航天领域，例如飞机的机身、机翼、进气道，导弹的单体，航天器壁板等。传统的碳纤维铺放都是采用手工铺放或机器手工结合的方式，铺放效率低，铺放质量不稳定，随着铺放工艺的发展，将分切好的预浸胶碳纤维丝束通过自动铺丝机完成纤维的铺放成型，使铺放质量以及铺放速度有很大提高。自动铺丝机床是用于碳纤维纤维丝束自动铺放、铺叠的专业化设备，主要用于航空航天大型球冠类构件、椎体类构件、承力筒类构件、壁板类构件、S进气道、大型飞机机身等复杂零件碳纤维的自动成型加工。自动铺丝机的出现，改变了传统的制造工艺，提高了复合材料构件的制造速度，采用自动铺丝机铺放碳纤维具有铺放精度稳定，质量可靠，丝束间隙小且均匀，可适应空间复杂曲面铺放等特点。

铺丝头是自动铺丝机床中最核心的功能部件，铺丝头安装在铺丝机滑枕或滑座上，实现俯仰、偏航和旋转运动，满足铺丝成型运动的要求。目前的铺丝头有多种结构形式，有固定纱架结构，A、B摆角结构，单摆角结构，B轴摆头结构等，目前几种结构的铺丝头无法解决过象限点铺放铺丝头部件出现瞬间加速现象，即“奇异点现象”，“奇异点现象”的出现会导致机床各个部件瞬间加速，要求机床其他部件具有更高的加速特性以及可靠性，频繁的过象限铺放要求传动系统必须具有较高的动态特性。

发明内容

为了克服现有的铺丝头进行复杂曲面零件的碳纤维铺放出现过象限奇异点的不足，本发明提供一种双弧形导轨复合材料铺丝头，该双弧形导轨复合材料铺丝头可以实现7轴联动，从而实现对复杂曲面零件进行碳纤维铺放，效率高，适应性强。

本发明的技术方案是：一种双弧形导轨复合材料铺丝头，包括铺丝头连接体，铺丝头连接体连接在主机滑枕上，所述铺丝头连接体底部通过轴连接有上层铺丝头体，所述上层铺丝头体底部通过上层弧形导轨与中层铺丝头体相连，所述中层铺丝头体底部通过下层弧形导轨与下层铺丝头体相连，且上层弧形导轨与下层弧形导轨在水平方向上相互垂直；所述下层铺丝头体底部连接有铺丝头纱架。

所述上层铺丝头体的一侧通过油缸支架铰链连接油缸，油缸上端通过油缸支架固定在主机滑枕上；所述上层铺丝头体通过轴与铺丝头连接体相连。

所述上层铺丝头体上固定有上层铺丝头体减速机，上层铺丝头体减速机上端连接上层铺丝头体伺服电机，上层铺丝头体减速机输出轴通过第一齿轮连接有上层驱动齿轮，所述上层驱动齿轮连接在中层铺丝头体上。

所述中层铺丝头体上固定有下层铺丝头体减速机，下层铺丝头体减速机上端连接下层铺丝头体伺服电机，下层铺丝头体减速机输出轴通过中间齿轮连接下层驱动齿轮，所述下层驱动齿轮与下层铺丝头体相连。

所述下层铺丝头体上固定有铺丝头纱架减速机，铺丝头纱架减速机上连接铺丝头纱架伺服电机，铺丝头纱架减速机输出端连接有第二齿轮，第二齿轮与铺丝头纱架上的齿轮相连。