[发明专利]一种I纤维植入装置及I纤维植入设备

说明书

本发明公开了一种I纤维植入装置及I纤维植入设备。I纤维植入装置包括夹线器、压线气缸安装板、压线气缸、气动剪刀进给气缸、气动剪刀、气动剪刀安装板、针管座、植入针管、针管座安装板、穿线针管、气动剪刀进给气缸安装板、导向机构、针管座支撑板、主支撑板、储纱器、送线气缸和储纱器连接板。I纤维植入设备包括植入平台、I纤维植入装置、机器人和机器人底座；机器人通过机器人底座安装于水平面上；I纤维植入装置与机器人的机械臂末端固定连接；植入平台设置于水平面上，用于安装待植入的预制体。本装置实现了I纤维的自动化植入，弥补了此领域的空白，同时满足复杂曲面构件的I纤维植入，结构简单、维护方便、操作简单、灵活高效。

技术领域

本发明涉及复合材料预制体厚度方向纤维植入技术，具体为一种I纤维植入装置及I纤维植入设备。

背景技术

缝合技术可以有效提高预制体及其复合材料的层间性能，一直是国内外研究的热点。预制体缝合主要包括锁式缝合、链式缝合、改进锁式缝合以及簇绒缝合，现有的缝合工艺对纤维弯折较为严重，所以难以采用高刚度、脆性的高性能纤维如碳纤维、碳化硅、氮化硅和氧化铝等进行缝合，而且现有的缝合设备结构复杂，成本高，维护较为困难。

文献《Process Variables of I-fiber Stitching in Mode I Failure》提出了一种新型的缝合技术，即I纤维缝合技术(I纤维是贯穿织物全厚度的连续纤维，形似字母“I”，故取名I纤维)，通过中空针管和压缩空气将纱线植入到预浸料或干纤维预制体的厚度方向，起到厚度方向性能的增强作用，I纤维植入可有效提高预制体的层间性能，通过I纤维植入后的预制体称为I纤维缝合预制体，是后续复合所需半成品。由于I纤维缝合过程中纱线未受到弯折作用，所以可以采用高刚度、脆性的高性能纤维。目前，关于I纤维植入设备的报道较少，文献《Process Variables of I-fiber Stitching in Mode I Failure》中提到了手持式I纤维植入装置和适用于小型平板的I纤维植入设备，但是其设备的详细技术细节并未公开，而且，现有的I纤维植入设备无法满足复杂曲面构件的I纤维植入。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种I纤维植入装置及I纤维植入设备。

本发明解决所述I纤维植入装置技术问题的技术方案是，提供一种I纤维植入装置，其特征在于，该I纤维植入装置包括夹线器、压线气缸安装板、压线气缸、气动剪刀进给气缸、气动剪刀、气动剪刀安装板、针管座、植入针管、针管座安装板、穿线针管、气动剪刀进给气缸安装板、导向机构、针管座支撑板、主支撑板、储纱器、送线气缸和储纱器连接板；

送线气缸的缸体固定于主支撑板上，活塞杆与压线气缸安装板固定连接；压线气缸的缸体固定于压线气缸安装板上，活塞杆与压线气缸安装板配合，将纱线夹紧在活塞杆与压线气缸安装板之间，使得纱线在送线气缸的活塞杆的带动下向前输送；夹线器设置于主支撑板上，按照纱线的输送方向位于送线气缸的后方，用于纱线夹紧和导向作用；

气动剪刀进给气缸安装板固定于主支撑板上；气动剪刀进给气缸的缸体固定于气动剪刀进给气缸安装板上，活塞杆与气动剪刀安装板固定连接；气动剪刀固定于气动剪刀安装板上；

针管座安装板与主支撑板固定连接；针管座固定于针管座安装板上，其植入端固定安装有植入针管，其穿线端固定安装有穿线针管；导向机构设置于针管座安装板或主支撑板上，按照纱线的输送方向位于针管座与压线气缸之间，用于对纱线起导向作用，使得纱线水平进入穿线针管；

储纱器连接板固定于主支撑板上；储纱器可转动安装于储纱器连接板上，储纱器用于对纱线进行缠绕储存。

本发明解决所述设备技术问题的技术方案是，提供一种I纤维植入设备，其特征在于，该设备包括植入平台、I纤维植入装置、机器人和机器人底座；机器人通过机器人底座安装于水平面上；I纤维植入装置与机器人的机械臂末端固定连接；植入平台设置于水平面上，用于安装待植入的预制体。