[发明专利]一种复合材料网格构件自动铺放头及铺放方法

说明书

一种复合材料网格构件自动铺放头及铺放方法，包括剪切机构、夹紧机构、重送机构和丝束引导组件；还包括压紧气缸、连接架和平衡调节机构，所述重送机构包含旋转气缸、工作压辊、辅助压辊和支撑架；支撑架与连接架转动连接，工作压辊和辅助压辊间隔布置且均可转动地设置于支撑架上，所述平衡调节机构设置在重送机构的上方，所述平衡调节机构包含调节杆、连接杆和定位元件，调节杆可滑动地设置在连接架上，调节杆的两端分别套设在安装于连接架上的两个连接杆上，调节杆的位置由设置于连接杆上的定位元件定位，旋转气缸的缸体可转动地设置在调节杆上。本发明保证了铺放时压辊可垂直于铺放平面，丝束重送时不堵塞，夹紧和剪切机构不占用丝束通道。

技术领域

本发明涉及一种复合材料铺放设备及工艺，具体涉及一种复合材料网格构件自动铺放头及铺放方法。

背景技术

复合材料网格构件具有高比刚度、高强度、抗振等特点，被广泛应用于航空航天、车辆、医学和武器装备等领域。虽然复合材料网格构件性能较金属材料更优异，但其制造难度更大且成本更高。目前复合材料网格构件的制造技术有自动纤维缠绕、树脂模塑传递成型、3D打印和自动铺放技术。自动铺放技术具有高效率、高质量和低废料率等工艺特点，特别适用于复杂网格构件的成型。我国复合材料网格构件的自动铺放设备与国外仍有较大差距，对于网格构件的自动铺放设备研究较少。

国内复合材料网格构件的自动铺放设备研究较少。网格构件铺放要求压辊能够伸进模具的沟槽，以防加强肋倾倒。这不仅要求压辊的宽度可根据凹槽宽度选择，还要求能灵活控制压辊的角度，而常见网格构件铺放头未考虑到这一点。常见的网格构件铺放头多采用滚轮进行重送，该机构在重送过程中易发生预浸料在丝束通道中的堵塞；此外由于该机构需要重送电机提供动力，而重送电机会导致铺放头的体积变大。当采用多铺放头进行同时铺放时，肋条的间距会受到网格铺放头结构尺寸的限制，限制网格结构的设计空间。常见的网格铺放头，夹紧、剪切机构需要借助导丝槽，会对预浸料送料造成一定干涉。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种复合材料网格构件自动铺放头及铺放方法，该铺放头保证了铺放时压辊可垂直于铺放平面，丝束重送时不堵塞，夹紧和剪切机构独立设计，不占用丝束通道。铺放方法可改善复合材料网格构件交叉点的质量。

本发明的技术方案是：

一种复合材料网格构件自动铺放头，包括剪切机构、夹紧机构、重送机构和丝束引导组件；还包括压紧气缸、连接架和平衡调节机构，所述重送机构包含旋转气缸、工作压辊、辅助压辊和支撑架；旋转气缸的活塞杆端部与支撑架转动连接，支撑架与连接架转动连接，连接架与压紧气缸的活塞杆连接，压紧气缸的缸体与现有设备连接，工作压辊和辅助压辊间隔布置且均可转动地设置于支撑架上，间隔区域内布置有安装于支撑架上的相互贴靠的夹紧机构和剪切机构，剪切机构设置在夹紧机构和工作压辊之间，丝束引导组件设置在连接架和支撑架上以引导丝束通过辅助压辊并被固定于夹紧机构；所述平衡调节机构设置在重送机构的上方，所述平衡调节机构包含调节杆、连接杆和定位元件，调节杆可滑动地设置在连接架上，调节杆的两端分别套设在安装于连接架上的两个连接杆上，调节杆的位置由设置于连接杆上的定位元件定位，旋转气缸的缸体可转动地设置在调节杆上。