[发明专利]复合材料铺叠设备

说明书

公开了用于将多根各自具有一定长度的长纤维加固材料(14)敷贴于物品(12)上的复合材料铺叠设备(10)，设备(10)包括：支撑头(20)；剪切机构(22)，由所述的支撑头(20)承载，用于切断多根各自具有一定长度的长纤维加固材料(14)。剪切机构(22)包括：多个剪切元件(60)，连接到所述支撑头(20)上且相对于所述的支撑头(20)能够移动；以及盒体(65)，以能够移除的方式连接到支撑头(20)上且具有多个相应的反作用元件(76)，静止地安装于盒体(65)上。每个剪切元件(60)能够相对于相应的反作用元件(76)移位以执行剪切冲程，在剪切冲程中相应的剪切元件(60)和反作用元件(76)协作以切断延伸过形成于剪切元件与反作用元件之间形成的缝隙的一定长度的长纤维加固材料(14)。

本申请是申请号为CN201480027957.3、发明名称为“复合材料铺叠设备”的分案申请。

背景技术

本发明涉及用于将一定长度的长纤维加固材料敷贴于物品上的复合材料铺叠设备。

复合纤维成分经常用于需要集轻量及强度与一身的应用中，例如运动设备以及在航空组件中。大多数的复合纤维制造工艺需要在铺叠过程中将连续的纤维加固材料层涂布于物品或模具上。基体材料或是预敷贴到纤维加固材料(预浸渍，或“预浸”)上，或是在加固材料于高压釜内或外的固化之前而后续地敷贴到加固材料上。近来制造业的发展已经允许自动执行铺叠过程了。

三种示例性的自动复合制造过程为自动铺带(ATL)、自动铺丝(AFP)以及自动挂纱。简而言之，ATL涉及将包括纤维加固材料的带体敷贴到物品上。该带体通常包括预浸渍有基体材料(例如环氧树脂)的单向纤维。连续带体层通常以彼此不同的方向敷贴，以形成层状结构。带体通常通过敷贴辊敷贴于物品上。

在AFP中，纤维加固材料以“丝束”的形式敷贴于物品上，其包括多根单纤维，或者多根“丝束”。“丝束”可以是从较宽带体上撕下的具有较窄宽度的带体。AFP通常更适合于具有高曲率或非均匀曲率的复杂部件。纤维通常是预浸渍有基体材料的或是从基体材料溶液中取出的。通常通过敷贴辊将一系列或一连串的“丝束”敷贴到物品上。

自动挂纱与AFP的不同之处在于物品通常作为旋转的芯轴，而且铺叠设备通常横穿在芯轴上，以将承受拉力的纤维丝束敷贴到芯轴表面上。可以在芯轴的连续路径中调节丝束在芯轴上铺叠的角度，使得连续层彼此之间的铺叠角度不同，以形成层状结构并影响组件的性能(例如增强所制造的组件的抗压强度或抗张强度)。纤维丝束通常借助于芯轴与铺叠设备的敷贴辊之间的丝束中的张力敷贴到物品上。

在上述所有的工艺中，均需要在过程结束时或在过程中的一个阶段结束时切断(或剪切)纤维加固材料(无论预浸渍与否)的丝束或带体。

然而，公知的复合材料铺叠设备中所使用的剪切机构是庞大的，造成设备在尖端区也是庞大的。庞大的尖端区会限制可通过该设备将纤维加固材料敷贴到其上的物品的复杂性，这是由于可能无法操控该尖端区覆盖物品的高曲率或其他难以接近的部分。

因此需要提供改进的复合材料铺叠设备，它的尖端区的体积更小，并且需要提供用于这种设备的改进的剪切机构。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了用于将多根一定长度的单股伸长加固纤维材料敷贴于物品上的复合材料铺叠设备，所述设备包括：支撑头；剪切机构，由所述支撑头承载，所述剪切机构用于切断多根各自具有一定长度的长纤维加固材料，所述剪切机构包括：多个剪切元件，连接到所述支撑头上且可相对于所述支撑头移动；以及盒体，所述盒体以能够移除的方式连接到所述支撑头上且具有多个相应的静止地安装于所述盒体上的反作用元件；其中，每个剪切元件能够相对于相应的反作用元件移位以执行剪切冲程，在剪切冲程中相应的剪切元件和反作用元件协作以切断延伸过形成于剪切元件与反作用元件之间的缝隙的一定长度的长纤维加固材料。“静止地”的含义是在使用中反作用元件不用移动来执行剪切冲程。