復合材料剪切壓緊一體化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種復合材料剪切壓緊一體化裝置，該裝置包括：導向本體，其頂部和側面均具有突起，用于對剪切壓緊一體化裝置的運動進行導向；導向本體的側面突起貫設有第一通孔，壓緊螺釘、壓緊彈簧、壓緊裝置依次置于貫設在第一通孔中；第一通孔上部開設有內螺紋孔，用于安裝壓緊螺釘；導向本體側面突起的下部開有內螺紋孔，用于安裝限位螺母；導向本體下部靠近側面突起的側面上設有刀片安裝槽，用于安裝剪切刀片；下剪刃置于壓緊裝置下方，與壓緊裝置和剪切刀片相配和來對纖維絲束進行固定和剪切。本實用新型在有限的空間內對每束絲束獨立壓緊和切割，不僅減小了質量，節(jié)約了空間，簡化了結構，而且還可根據(jù)不同的材料特性對壓緊力進行調節(jié)。
【專利說明】復合材料剪切壓緊一體化裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及復合材料成型領域，尤其是一種復合材料剪切壓緊一體化裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]復合材料具有高比強度、高比模量，耐疲勞，減振性好，工藝性好等優(yōu)點，這些優(yōu)點對飛行器的性能具有很大的價值，在航天航空工業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應用。同時在其他行業(yè)，復合材料的用量也在日益增多。
[0003]對高曲率輪廓復材整體構件，如飛機機身段，以及其他諸如噴氣發(fā)動機整流罩、進氣道、噴管、錐形管、壓氣機葉片、圓形或“C”形通道管等橢圓高曲率輪廓整體復材構件，使用自動鋪帶機設備將無法進行鋪放加工制造。自動鋪絲機由于可以對每一束絲帶進行單獨控制，可根據(jù)鋪放層輪廓形狀對絲束進行切斷，可鋪放復雜的、甚至帶窗口的曲面。因此，對于此類復雜構件，需要使用自動鋪絲機來實現(xiàn)鋪放加工制造。
[0004]復合材料鋪絲機在鋪放過程中需要對絲束進行獨立的切割，為了保證在絲束切割時的穩(wěn)定切斷率及防止絲束在切斷后由于張力的原因導致發(fā)生收縮回退現(xiàn)象，在進行絲束切割時，通常采用壓緊機構對具有張力的絲束進行壓緊，以保證上述兩個功能需求。
[0005]目前鋪絲頭多采用兩套分離的系統(tǒng)來完成對復合材料纖維絲束的壓緊和切割功能。這樣的形式壓緊和切割每個功能需要獨立的驅動系統(tǒng)和執(zhí)行機構，不僅質量大，在結構上占用空間大；而且在控制上還需要進行時間同步，增加了控制系統(tǒng)的復雜程度。
實用新型內容
[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本實用新型提出一種將絲束的壓緊切割合二為一的新型裝置，即復合材料剪切壓緊一體化裝置，該裝置只采用一套驅動系統(tǒng)，即可對復合材料纖維絲束進行壓緊和切割。
[0007]本實用新型提出的一種復合材料剪切壓緊一體化裝置包括:導向本體、壓緊螺釘、壓緊彈簧、壓緊裝置、限位螺母、剪切刀片和下剪刃，其中:
[0008]所述導向本體的縱向切面呈頂部和側面均具有突起的“ gamma”型，外圍呈頂部具有突出的矩形，用于對剪切壓緊一體化裝置的運動進行導向；
[0009]所述導向本體的側面突起貫設有第一通孔，所述壓緊螺釘、壓緊彈簧、壓緊裝置依次置于貫設在所述第一通孔中；
[0010]所述第一通孔的上部開設有內螺紋孔，用于安裝壓緊螺釘；
[0011]所述導向本體側面突起的下部開有內螺紋孔，其與上部的內螺紋孔同軸，用于安裝限位螺母；
[0012]所述導向本體下部靠近所述側面突起的側面上設有刀片安裝槽，用于安裝所述剪切刀片；
[0013]所述下剪刃為長方體結構，其置于所述壓緊裝置的下方，用于與所述壓緊裝置和剪切刀片相配和來對纖維絲束進行固定和剪切。[0014]其中，所述導向本體的頂部突起橫設有第二通孔，用于與外部驅動系統(tǒng)進行連接；所述導向本體側面突起的一側面開設有縫隙，所述縫隙與所述第一通孔連通，用于對置于所述第一通孔內的壓緊裝置進行導向。
[0015]其中，所述縫隙的中心線與所述第一通孔的中心線處于同一垂直平面上。
[0016]其中，所述刀片安裝槽內還設有一個或多個內螺紋孔，用于安裝固定螺釘。
[0017]其中，所述壓緊裝置包括導向桿和壓止頭，其中:所述導向桿的上部為圓柱翼型結構，其圓柱部分保證導向桿在所述導向本體的第一通孔中能夠平穩(wěn)滑動，而翼型結構則插入所述導向本體的縫隙中；所述導向桿的頂部與所述壓緊彈簧接觸，用于承載來自壓緊彈簧的壓緊力；所述導向桿的下部為螺紋連桿，用于與壓止頭進行螺紋連接。
[0018]其中，所述壓緊裝置還包括壓止頭鎖緊螺母，所述壓止頭鎖緊螺母介于壓止頭和導向桿之間，其與導向桿采用螺紋進行連接，通過旋緊壓止頭鎖緊螺母，將壓止頭緊緊鎖定在導向桿上。
[0019]其中，所述壓止頭為橫向放置的半圓柱狀結構，所述壓止頭的上部平面上開有螺紋孔，用于與所述導向桿進行螺紋連接。
[0020]其中，所述限位螺母為中空結構的外螺紋結構，其上半部分為螺紋，下半部分為六面體，上半部分螺紋與所述導向本體的內螺紋孔進行螺紋連接。
[0021]其中，所述剪切刀片為單面刀刃的矩形片狀結構，剪切刀片刀刃朝外。
[0022]其中，所述剪切刀片上開有一個或多個圓孔，通過安裝固定螺釘，將剪切刀片固定在導向本體上。
[0023]本實用新型所公開的復合材料剪切壓緊一體化裝置具有的有益效果是:可在有限的空間內實現(xiàn)對每束絲束的獨立壓緊和切割，不僅減小了質量，節(jié)約了空間，簡化了結構，而且還可以根據(jù)不同的材料特性對壓緊力進行調節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置的軸測圖；
[0025]圖2是本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置的剖面圖；
[0026]圖3是導向本體a的軸測圖；
[0027]圖4是導向本體a的剖面圖；
[0028]圖5是壓緊裝置d的結構示意圖；
[0029]圖6是壓止頭10的結構示意圖；
[0030]圖7是限位螺母e的結構示意圖；
[0031]圖8是剪切刀片g的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0033]圖1是本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置的軸測圖，圖2是本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置的剖面圖，如圖1和圖2所示，本實用新型提出的一種將絲束的壓緊切割合二為一的復合材料剪切壓緊一體化裝置包括導向本體a、壓緊螺釘b、壓緊彈簧C、壓緊裝置d、限位螺母e、剪切刀片g和下剪刃h，其中:
[0034]所述導向本體a的縱向切面呈頂部和側面均具有突起的“ gamma ”型，外圍呈頂部具有突出的矩形，用于對整個剪切壓緊一體化裝置的運動進行導向，同時約束整個剪切壓緊一體化裝置不能旋轉，只能按照事先設定的方向進行運動，比如圖3所示的箭頭方向；
[0035]圖3是導向本體a的軸測圖，圖4是導向本體a的剖面圖，如圖3和圖4所示，所述導向本體a的頂部突起橫設有通孔1，用于與外部驅動系統(tǒng)進行連接，在本實用新型一實施例中，所述通孔I為方形通孔；
[0036]所述導向本體a的側面突起貫設有通孔3，所述壓緊螺釘b、壓緊彈簧C、壓緊裝置d依次置于貫設在所述導向本體a的側面突起的通孔3中，通孔3的上部開設有內螺紋孔2，用于安裝壓緊螺釘b，通過調整所述壓緊螺釘b的旋入深度，可以調節(jié)與所述壓緊螺釘b相鄰放置的壓緊彈簧c的壓緊力，進而改變對與所述壓緊彈簧c相鄰放置的壓緊裝置d的壓緊力；
[0037]所述導向本體a側面突起的一側面開設有縫隙4，所述縫隙4與所述通孔3連通，用于對置于所述通孔3內的壓緊裝置d進行導向，以約束壓緊裝置d沿著設定的運動方向進行直線運動，在本實用新型一實施例中，所述縫隙4的中心線與所述通孔3的中心線處于同一垂直平面上；
[0038]所述導向本體a側面突起的下部開有內螺紋孔5，其與上部的內螺紋孔2同軸，用于安裝限位螺母e，以將壓緊裝置d限制在通孔3的內部，防止壓緊裝置d從所述導向本體a中脫離；
[0039]所述導向本體a下部靠近所述側面突起的側面上設有刀片安裝槽7，用于安裝所述剪切刀片g，以對所述剪切刀片g進行粗定位；
[0040]所述刀片安裝槽7內設有一個或多個內螺紋孔6，用于安裝固定螺釘f，以將剪切刀片g固定在所述導向本體a上。
[0041]圖5是壓緊裝置d的結構示意圖，如圖5所示，所述壓緊裝置d包括導向桿8、壓止頭鎖緊螺母9和壓止頭10，其中:
[0042]所述導向桿8的上部為圓柱翼型結構，其圓柱部分保證導向桿8在所述導向本體a的通孔3中能夠平穩(wěn)滑動，而翼型結構則插入所述導向本體a的縫隙4中，以約束導向桿8只能沿通孔3滑動，不能轉動；
[0043]所述導向桿8的頂部與所述壓緊彈簧c接觸，用于承載來自壓緊彈簧c的壓緊力；
[0044]所述導向桿8的下部為螺紋連桿，用于依次與壓止頭鎖緊螺母9和壓止頭10進行螺紋連接；
[0045]圖6是壓止頭10的結構示意圖，如圖6所示，所述壓止頭10為橫向放置的半圓柱狀結構，圓柱結構設計降低了對壓止頭10與復合材料接觸角度的要求，保證壓止頭10即使有一定偏移量也可以緊密壓緊復合材料纖維絲束；壓止頭10的上部平面上開有螺紋孔，用于與所述導向桿8進行螺紋連接，構成壓緊裝置d整體。同時，采用螺紋連接還可對壓止頭10與導向桿8之間的相對角度進行調節(jié)；
[0046]壓止頭與運動的絲束纖維進行接觸，長期使用會導致壓止頭的半圓柱端面產(chǎn)生磨損，影響壓止效果；另外，磨損后的壓止頭表面形貌不規(guī)則，也容易影響絲束的表面質量，因此，本實用新型中的壓止頭與所述導向桿8進行螺紋連接，從而很方便的對磨損的壓止頭進行更換。
[0047]所述壓止頭鎖緊螺母9介于壓止頭10和導向桿8之間，其與導向桿8采用螺紋進行連接，在導向桿8與壓止頭10之間的螺紋連接好，并確定了相對關系后，通過旋緊壓止頭鎖緊螺母9，可以將壓止頭10緊緊鎖定在導向桿8上，避免已經(jīng)調整好的角度發(fā)生變化。
[0048]圖7是限位螺母e的結構示意圖，如圖7所示，所述限位螺母e為中空結構的外螺紋結構，其上半部分為螺紋，下半部分為六面體，上半部分螺紋與所述導向本體a的內螺紋孔5進行螺紋連接，下半部分的六面體用于方便使用工具將限位螺母e旋緊。
[0049]所述限位螺母e的中空結構允許壓緊裝置d的導向桿8穿過此孔道，并可在此中空孔道中不受干涉地自由運動，同時限位螺母e的上端面又可對壓緊裝置d的圓柱翼型部分進行限位，避免壓緊裝置d脫離導向本體a。
[0050]圖8是剪切刀片g的結構示意圖，如圖8所示，所述剪切刀片g為單面刀刃的矩形片狀結構，剪切刀片刀刃朝外，安裝在導向本體a的刀片安裝槽7內，通過刀片安裝槽7對剪切刀片g進行定位，所述剪切刀片g上開有一個或多個圓孔，通過安裝固定螺釘f，將剪切刀片g固定在導向本體a上。
[0051]所述下剪刃g為長方體結構，其置于所述壓緊裝置d的下方，用于與所述壓緊裝置d和剪切刀片g相配和來對纖維絲束i進行固定和剪切。
[0052]以上結構構成本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置，可實現(xiàn)復合材料剪切壓緊的一體化。
[0053]本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置的安裝流程為:
[0054]1、安裝剪切刀片g;
[0055]2、將壓緊裝置d的導向桿8插入導向本體a的通孔3中，導向桿8的翼型結構插入導向本體a的縫隙4中；
[0056]3、安裝限位螺母e;
[0057]4、將壓緊裝置d的鎖緊螺母9安裝在導向桿8的螺紋上；
[0058]5、將壓止頭10通過螺紋安裝在壓緊裝置d的導向桿8上；
[0059]6、根據(jù)需要剪切的絲束和厚度，通過旋轉限位螺母e調節(jié)壓止頭10與剪切刀片g的相對高度；
[0060]7、壓止頭10與導向桿8的螺紋連接，旋轉壓止頭10，調節(jié)壓止頭10的半圓柱軸線垂直于纖維絲束運動方向；
[0061]8、旋轉鎖緊螺母9，鎖定壓止頭10的角度，使得壓緊裝置d的各部件保持穩(wěn)定的位置關系；
[0062]9、將壓緊彈簧c插入通孔3中；
[0063]10、將壓緊螺釘b旋入導向本體a的螺紋孔2中；
[0064]11、旋轉壓緊螺釘b，調節(jié)壓緊裝置d的預緊壓力至滿足壓緊要求。
[0065]本實用新型復合材料剪切壓緊一體化裝置的工作流程為:
[0066]在外部驅動系統(tǒng)的驅動下，整個剪切壓緊一體化裝置做直線運動；
[0067]首先，壓止頭與纖維絲束接觸，在驅動系統(tǒng)的推動下，壓止頭將纖維絲束壓止在下剪刃上；
[0068]驅動系統(tǒng)推動整個剪切壓緊一體化裝置繼續(xù)前進，此時，壓緊裝置不再運動，與纖維絲束的壓緊位置不變，但是，隨著驅動系統(tǒng)的壓下，壓緊彈簧的壓縮量增加，壓緊裝置的壓緊力隨著彈簧的壓下量增加而增大；
[0069]隨著驅動系統(tǒng)的推進，剪切刀片接近纖維絲束，直至剪切刀片和下剪刃配合將纖維絲束剪斷。在此過程中，壓緊裝置的壓下力越來越大，將纖維絲束穩(wěn)定壓止在下剪刃上，纖維絲束不會因為剪切力的作用產(chǎn)生在下剪刃壓緊表面滑動，從而保證穩(wěn)定的剪切質量。
[0070]本實用新型剪切壓緊一體化裝置的壓緊力可調，可在對纖維絲束進行剪切時將絲束壓緊，防止剪切時纖維絲束滑移，避免剪切后纖維絲束因張力釋放后的潰縮；本實用新型剪切壓緊一體化裝置還設計了螺母鎖緊裝置，通過與壓止頭同軸的鎖緊螺母的旋轉，使鎖緊螺母向壓止頭方向運動，直至與壓止頭端面接觸，旋轉鎖緊螺母使其與壓止頭接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力對壓止頭進行鎖緊，防止壓止頭旋轉。
[0071]綜上所述，本實用新型裝置采用了一體化設計，結構緊湊，體積小，質量輕，控制過程簡單；易于調節(jié)，可整體更換，方便后續(xù)維護。
[0072]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種復合材料剪切壓緊一體化裝置，其特征在于，該裝置包括:導向本體、壓緊螺釘、壓緊彈簧、壓緊裝置、限位螺母、剪切刀片和下剪刃，其中: 所述導向本體的縱向切面呈頂部和側面均具有突起的“ gamma ”型，外圍呈頂部具有突出的矩形，用于對剪切壓緊一體化裝置的運動進行導向； 所述導向本體的側面突起貫設有第一通孔，所述壓緊螺釘、壓緊彈簧、壓緊裝置依次置于貫設在所述第一通孔中； 所述第一通孔的上部開設有內螺紋孔，用于安裝壓緊螺釘； 所述導向本體側面突起的下部開有內螺紋孔，其與上部的內螺紋孔同軸，用于安裝限位螺母； 所述導向本體下部靠近所述側面突起的側面上設有刀片安裝槽，用于安裝所述剪切刀片; 所述下剪刃為長方體結構，其置于所述壓緊裝置的下方，用于與所述壓緊裝置和剪切刀片相配和來對纖維絲束進行固定和剪切。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導向本體的頂部突起橫設有第二通孔，用于與外部驅動系統(tǒng)進行連接； 所述導向本體側面突起的一側面開設有縫隙，所述縫隙與所述第一通孔連通，用于對置于所述第一通孔內 的壓緊裝置進行導向。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述縫隙的中心線與所述第一通孔的中心線處于同一垂直平面上。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述刀片安裝槽內還設有一個或多個內螺紋孔，用于安裝固定螺釘。
5.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述壓緊裝置包括導向桿和壓止頭，其中: 所述導向桿的上部為圓柱翼型結構，其圓柱部分保證導向桿在所述導向本體的第一通孔中能夠平穩(wěn)滑動，而翼型結構則插入所述導向本體的縫隙中； 所述導向桿的頂部與所述壓緊彈簧接觸，用于承載來自壓緊彈簧的壓緊力； 所述導向桿的下部為螺紋連桿，用于與壓止頭進行螺紋連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述壓緊裝置還包括壓止頭鎖緊螺母，所述壓止頭鎖緊螺母介于壓止頭和導向桿之間，其與導向桿采用螺紋進行連接，通過旋緊壓止頭鎖緊螺母，將壓止頭緊緊鎖定在導向桿上。
7.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述壓止頭為橫向放置的半圓柱狀結構，所述壓止頭的上部平面上開有螺紋孔，用于與所述導向桿進行螺紋連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述限位螺母為中空結構的外螺紋結構，其上半部分為螺紋，下半部分為六面體，上半部分螺紋與所述導向本體的內螺紋孔進行螺紋連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述剪切刀片為單面刀刃的矩形片狀結構，剪切刀片刀刃朝外。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述剪切刀片上開有一個或多個圓孔，通過安裝固定螺釘，將剪切刀片固定在導向本體上。
【文檔編號】B26D1/04GK203557717SQ201320652588
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權日:2013年10月22日
【發(fā)明者】吳保林, 王欣剛, 徐德 申請人:中國科學院自動化研究所