[发明专利]曲面自适应压靴及控制方法

说明书

所属技术领域

本发明是一种曲面自适应压靴及控制方法，属于复合材料铺放设备技术领域。

背景技术

复合材料自动铺带技术已经取得了一定发展，南京航空航天大学率先研制出用于实际生产的铺带设备，参见专利“柔性压靴”（齐俊伟、王显峰、肖军、李勇、文立伟、还大军，公开号：CN 101417512A）；相比原始的手工制造方式，生产效率及产品质量都得到了显著提高。其在铺带过程中预浸带的整体张力控制趋于稳定，以及柔性压靴完全贴合曲面技术，都保证了铺带头在平板及小曲率曲面上制造的产品质量稳定，但在类似马鞍面曲率及以上曲率的曲面铺放过程中，现有的预浸带施压装置无法保证产品质量的稳定，产品表面易出现皱褶现象。一种使预浸带在铺放过程中完全自适应曲面的装置亟待产生，以满足生产的需要。

发明内容

本发明针对现有中等及大曲率曲面上宽带铺放过程中易出现的皱褶问题，提出了一种能有效保证预浸带与芯模表面完全贴合，预浸带和背衬纸不发生皱褶，提高生产效率的曲面自适应压靴及控制方法。

一种预浸带曲面自适应铺放头，由铺带头架，压靴支架和组成，其特征在于：铺放头还包括气囊，该气囊安装于压靴支架上，并位于压靴放卷带一侧；上述气囊与气源相连。

针对上述铺带头进行自适应铺放的控制方法，其特征在于包括以下过程：（1）、压靴使预浸带压在模具上，且与曲面完全贴合；但在压点放卷带侧部分的预浸带会因芯模表面曲率的存在而使其在带宽方向上存在松弛，带中间部分张力明显小于带边缘张力，会使预浸带在铺放过程中发生皱褶。（2）、气源经恒压管道输送至气囊，预浸带边缘张力大，压紧气囊边缘使得气囊中间鼓起，进而使松弛部分预浸带张紧。

现有的预浸带施压装置研究主要集中在施压机构与模具曲面的适应性上，并无考虑到预浸带在铺放过程中被施压装置作用前面部分的张力松弛。通过本发明，在预浸带两边缘张力作用下使气囊中间突出，进而使预浸带中间松弛部分张紧，使铺放过程中的预浸带能自适应曲面。

这种预浸带曲面自适应铺带头，其上述气囊通过调压阀与气源相连。气囊采用的气源稳定，预浸带张力恒定，保证了预浸带宽度方向上各点的张力均衡，预浸带与背衬纸不会发生皱褶，铺放质量得到进一步提高。

上述气囊还可以通过电气比例阀与气源相连，且电气比例阀与可编程控制器相连，这样可实现电—气控制。

附图说明

图1：为铺带装置整体效果图；

图2：为气压可控的施压装置结构原理图；

图3：为气压不可控的施压装置结构原理图；

图中标号名称：1、铺带头架，2、预浸带，3、压靴支架，4、气囊，5、模具，6、压靴，7、铺放轨迹中心线，8、背衬纸，9、可编程控制器，10、电气比例阀，11、调压阀，12、气源。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式由铺带头架1、预浸带2、压靴支架3、气囊4、模具5、压靴6、轨迹中心线7、背衬纸8、可编程控制器9、电气比例阀10以及气源12组成。给系统上电，电气比例阀10与可编程控制器9工作，电气比例阀10可以根据输入的电压值输出对应的气压值，将铺带头架1移动到模具5上轨迹中心线7的初始点并下压，；打开系统气源12阀门，根据可编程控制器9输出的电压，电气比例阀10输出相应的气压经恒压管道到气囊4，气囊将使预浸带2和背衬纸8张紧并保持稳定张力，随着铺放的进行，压靴6将预浸带2完全贴合在模具曲面上。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式由铺带头架1、预浸带2、压靴支架3、气囊4、模具5、压靴6、轨迹中心线7、背衬纸8、可编程控制器9电气比例阀10以及气源12组成。打开气源12阀门，给系统供压；给系统上电，电气比例阀10与可编程控制器9工作，其余步骤和操作与实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式由铺带头装置1、预浸带2、压靴支架3、气囊4、模具5、压靴6、轨迹中心线7、背衬纸8、调压阀11以及气源12组成。打开气源12阀门，给系统供压，气压通过调压阀11传送至气囊4中，其余步骤和操作与实施方式一相同。本实施方式适用于气源气压比较稳定、铺带工艺对铺放压力要求不高的工况。