[发明专利]一种用于铺带机的复合材料预浸带的导向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的自动铺带设备，特别涉及一种用于铺带机的复合材料 预浸带的导向装置。

背景技术

先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性和工艺性 好等特点，尤其适用于大型结构及整体结构，是理想的航空结构材料，其在飞机上的 用量日益增多，目前复合材料已成为新一代飞机机体的主体结构材料；复合材料还广 泛应用于航天、船舶、风力发电等领域。复合材料设计制造一体化技术不仅能减轻结 构重量、提高产品质量，而且还降低了成型过程中的设备使用成本和工时，从而降低 成本，特别是制造成本，是国际通用飞机结构设计制造技术的发展方向，也是国内复 合材料应用发展的必然趋势。因此，复合材料低成本制造技术是目前国际复合材料技 术领域的核心问题，复合材料自动铺放技术是复合材料低成本制造技术的研究重点。

自动铺放技术是工业发达国家近30年来发展和广泛应用的自动化制造技术，包 括自动铺带技术和自动铺丝技术。这两项技术的共同优点是采用预浸料，并能实现自 动化和数字化制造，高效高速。自动铺放技术特别适用于大型复合材料结构件制造， 在各类飞行器，尤其是大型飞机的结构制造中所占比重越来越大。自动铺带机由美国 Vought公司在20世纪60年代开发，用于铺放战斗机的复合材料机翼部件。随着大 型运输机、轰炸机和商用飞机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制造自动铺带设备，此 后自动铺带技术日趋完善，应用范围越来越广泛。带有双超声切割刀和缝隙光学探测 器的十轴铺带机已经成为典型配置，铺带宽度最大可达到300mm，生产效率达到每 周1000kg，是手工铺叠的数十倍。经过多年发展，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铺带机公司（Boeing公 司采用）。欧洲90年代开始研制生产自动铺带机，经过不断创新，重在实现自动铺 带机的高效和多功能化，包括双头两步法（Forest-line公司采用）、多带平行铺放和超 声切割复合化（M-torres公司采用）等等。

自动铺带技术采用有隔离衬纸的单向预浸带，其剪裁、定位、铺叠、辊压均采用 数控技术自动完成，由自动铺带机实现。多轴龙门式机械臂完成铺带位置自动控制， 核心部件铺带头中装有预浸带输送和预浸带切割系统，根据待铺放工件边界轮廓自动 完成预浸带特定形状的切割，在压辊的作用下铺叠到模具表面。

大型复合材料构件自动铺带机铺带头上的导向装置对预浸带的铺放精度起着关 键性作用。如果导向装置结构设计不合理，容易引起预浸带跑偏，影响铺放精度，跑 偏严重的会引起预浸带卡死造成无法铺放等问题。目前工程上应用的大型复合材料构 件复合材料铺放导向装置大多采用的都是国外进口部件，结构复杂，导向功能并不是 很理想，且针对不同规格预浸带需要更换导向机构，而导向机构的更换不是特别方便。 在国内虽然导向装置的研制种类繁多，但还没有研制出一种导向准确、结构紧凑、使 用方便的复合材料铺放导向装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铺带机的复合材料预浸带的导向装置能够解决大 型复合材料构件自动铺带机复合材料输送过程中跑偏的问题，确保铺放精度，同时简 化结构，实现结构紧凑，更换预浸带方便。

为达到上述目的，本发明提出一种用于铺带机的复合材料预浸带的导向装置，其 中，所述导向装置包括导向板、导向辊和导向条，所述导向板具有引导所述预浸带运 动的导向面，所述导向面的一端为导入端，所述导向面的另一端为导出端，在所述导 入端枢接有垂直于所述预浸带的运动方向的所述导向辊，在所述导向面上能拆装地设 有与所述预浸带宽度相匹配的一对所述导向条。

如上所述的用于铺带机的复合材料预浸带的导向装置，其中，所述导向面为弧形 曲面。

如上所述的用于铺带机的复合材料预浸带的导向装置，其中，所述导向面上具有 至少一对用于安装所述导向条的定位导槽，所述导向条与所述定位导槽配合安装。

如上所述的用于铺带机的复合材料预浸带的导向装置，其中，所述导向面上具有 与所述预浸带宽度相匹配的两对所述定位导槽。