[发明专利]一种旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头

说明书

一种旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头，本发明涉及旋转剪切机构和铺放头，本发明的目的是解决铺放轨迹边界存在间隙和重叠缺陷的问题，它包括电机、机座、法兰轴、主动齿轮、直线导轨、刀架组件、延长阶梯轴、被动齿轮、气缸套筒和气缸；它包括旋转剪切机构，重送机构、夹紧机构、第一导向滚轮、跳滚轮、第二导向滚轮、转接板、第三导向滚轮、料盘、压辊气缸、压辊和架体。电机壳体安装在机座上，法兰轴固定套装在电机的输出轴上，法兰轴与主动齿轮连接，气缸的活塞杆与延长阶梯轴的一端连接，刀架组件安装在延长阶梯轴的另一端上，气缸套筒的另一端与被动齿轮固定连接，主动齿轮与被动齿轮齿啮合。本发明属于基复合材料自动化成型技术领域。

技术领域

本发明涉及旋转剪切机构和铺放头，具体涉及旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头。属于基复合材料自动化成型技术领域。

背景技术

航空航天高端装备轻量化一直是工业界重点关注的问题，相比于传统金属材料，先进树脂基复合材料不仅具有质量轻、强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优点，而且集设计制造一体化可用于成型复杂构件，目前已成为继铝、钢、钛之后的第四大航空航天结构材料。

关于树脂基复合材料的自动化成型技术，主要有纤维缠绕、自动铺带和自动铺丝。其中，自动铺丝结合了纤维缠绕和自动铺带的优点，在模具表面可以沿着曲线路径进行铺放，具有很大的灵活性。自动铺丝装置通常由铺丝头、纱架系统和运动平台机床或机器人组成，其中运动平台主要实现铺丝头的快速移动和空间坐标的定位，纱架系统主要用于预浸料的放置和衬纸的回收，而铺丝头作为核心部件又分别包括了张力控制、夹紧、重送、剪断、压辊和加热机构，分别实现预浸丝的进给、导向、张紧、剪断、重送、辊压和加热等功能。在铺放过程中，通过实时控制丝束的剪断和再重送，可以使预浸丝适应模具曲面边界的变化，保证复杂结构的加工要求。随后在加热设备和压辊共同作用下，不同层之间的预浸丝紧密贴合，最后经过固化工艺形成构件。因此，自动铺丝适用于成型大曲率、复杂曲面构件，且还具有成型效率高、适应性强等优势，在航空航天领域具有比纤维缠绕和自动铺带更加广泛的应用。

但目前自动铺丝装置的一个缺点也比较突出，在铺放到轨迹边界处时，由于现有的剪断机构仅有一个自由度，使得切刀永远沿垂直于纤维轴向的方向切断预浸丝，在铺放角度不垂直或平行于边界时，会导致铺放轨迹边界处留下一个三角形间隙，或者完全覆盖形成重叠，如图1所示。间隙会降低构件的力学性能，重叠会导致构件厚度不均匀影响装配精度，两种缺陷均会显著降低构件质量。

发明内容

本发明的目的是解决铺放轨迹边界存在间隙和重叠缺陷的问题，进而提供一种旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头。

所述技术问题是通过以下方案解决的：

它包括电机、机座、法兰轴、主动齿轮、直线导轨、刀架组件、延长阶梯轴、被动齿轮、气缸套筒和气缸；电机壳体安装在机座上，电机输出轴的端部与机座转动连接，法兰轴固定套装在电机的输出轴上，法兰轴与主动齿轮固定连接，法兰轴和主动齿轮设置在机座内，气缸的壳体与气缸套筒的一端固定连接，气缸的活塞杆与延长阶梯轴的一端固定连接，刀架组件安装在延长阶梯轴的另一端上，气缸套筒的另一端与被动齿轮固定连接，气缸套筒套设在气缸的活塞杆与延长阶梯轴上，气缸套筒与机座转动连接，延长阶梯轴与机座转动连接，主动齿轮与被动齿轮齿啮合。

它包括旋转剪切机构，重送机构、夹紧机构、第一导向滚轮、跳滚轮、第二导向滚轮、转接板、第三导向滚轮、料盘、压辊气缸、压辊和架体；料盘转动连接安装在架体上，第三导向滚轮转动安装在料盘上方的架体的一端上，第二导向滚轮转动连接安装在架体的另一端上，第三导向滚轮和第二导向滚轮等高设置，转接板安装在第三导向滚轮和第二导向滚轮之间的架体上，跳滚轮和第一导向滚轮转动连接设置在第二导向滚轮下方的架体上，跳滚轮通过气缸转动连接安装在架体上，跳滚轮和第一导向滚轮位于第二导向滚轮的两侧设置，夹紧机构、重送机构和旋转剪切机构由上至下依次安装在第一导向滚轮下方的架体上，压辊通过压辊气缸安装在架体的底端上。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：