[发明专利]一种筒形构件铺带/缠绕一体化成型装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种筒形构件铺带/缠绕一体化成型装置，即一种筒形构件铺带和缠绕一体化成型装置，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

现有复合材料筒形结构主要采用两种成型工艺，一种为采用预浸料手工铺层成型工艺；一种为纤维缠绕成型工艺。预浸料手工铺层成型工艺铺层角度精度低、铺层质量不稳定、成型效率较低；纤维缠绕成型工艺成型筒形结构时缠绕范围受限制，不能进行局部缠绕；纤维缠绕成型工艺成型角度受限制，不能进行小角度缠绕；纤维缠绕成型工艺需要带封头缠绕，存在纤维浪费。

自动铺带技术起源于20世纪60年代，第一台计算机全自动控制铺带机由General Dynamics公司和Conrac公司合作完成，用于铺放战斗机的复合材料机翼部件。自动铺带技术采用带有隔离背衬纸的预浸带，其剪裁、定位、铺叠均采有数控技术完成，具有铺层角度精度高、铺层效率高、可以进行局部铺层等特点。

随着复合材料用量的增加，专业设备制造商（如Cincinnati Machine、Ingersoll公司）在国防需求和经济利益的驱动下开始研制自动铺带设备，专业化后形成自己的知识产权（全世界自动铺带机的70余项专利中有40余项为设备制造商拥有），如自适应压靴技术、辅助压辊技术、自适应跟踪技术、铺放质量在线检测与控制技术等；尤其在Natural path（自然路径）轨迹规划等软件技术方面有了长足进步。自动铺带技术日趋完善，应用越来越广泛。带有双超声切割刀和缝隙光学探测器的10轴铺带机已经成为典型配置，铺带宽度最大达到300mm、生产效率达到25kg/h，是手工铺叠的数倍。经过30多年发展，美国自动铺带机已经发展到第五代；其中一个重要方向是多铺放头和针对特定构件的专用化，以提高生产效率和产品质量。欧洲上世纪90年代开始研制生产自动铺带机，不断创新，重在实现高效、多功能化，包括双头两步法（Frest-line公司）、多带平行铺放和超声切割复合化（M-torres公司）等。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种筒形构件铺带/缠绕一体化成型装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种筒形构件铺带/缠绕一体化成型装置，该装置以复合材料筒段构件自动化成型为目标，提出一种适用于筒形复合材料结构件自动成型的复合一体化设备；

该装置包括机床、筒形结构模具和主轴，还包括自动铺带装置、缠绕装置和小车；

所述的自动铺带装置包括自动铺带头、铺带头旋转轴和铺带头伸臂，铺带头伸臂安装在小车上，铺带头旋转轴一端与铺带头伸臂连接、另一端与自动铺带头连接，小车上安装使小车水平横向移动的运动装置，铺带头伸臂上安装使铺带头伸臂在小车上水平前后移动的运动装置，铺带头旋转轴上安装使铺带头旋转轴旋转的运动装置。

所述的自动铺带头包括预浸带存储装置、超声切割系统、预浸带测量系统、主压实系统、辅压实系统和离型纸/膜收卷系统；预浸带在自动铺带头预浸带存储装置处开卷后，依次经过超声切割系统、预浸带测量系统、主压实系统、辅压实系统，直至离型纸/膜收卷系统。

所述的小车上安装高度调节机构；

所述的缠绕装置包括加热辊、收卷电机、张力检测系统、力矩电机和带盘；预浸窄带从带盘开卷后经过张力检测系统后经过加热辊加热后缠绕在筒形结构模具上，缠绕过程中由力矩电机施加逆向力矩，提供张力，由张力检测系统在线检测预浸窄带的张力大小并进行闭环控制，预浸窄带上的膜和背衬纸由收卷电机同步在线收卷。

所述的缠绕装置安装在小车上，并与自动铺带装置并行排放，两者之间有一定的间隙，间隙一般大于600mm。

有益效果

本发明的装置可以应用于大型复合材料筒形结构件，且效率高、成型质量好，铺层精度高，产品质量好和制造效率高，将自动铺带系统和带缠绕系统集成在一套装备中，实现了大型复合材料筒形构件高效高质量的复合一体化成型。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的自动铺带头结构示意图；

图3为缠绕装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例