專利名稱：復(fù)合材料鋪放一步除料法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料鋪放成型技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在復(fù)合材料鋪放的過程中，有時(shí)候根據(jù)芯模的外形或一些特殊要求，需要對(duì) 鋪放帶進(jìn)行一些特殊的裁減。對(duì)于鋪放帶的裁減，國外很多研究機(jī)構(gòu)采用兩步除 料法，比如，他們首先將預(yù)成型帶在專用的剪切設(shè)備上剪切，然后將剪切好的 各種形狀的復(fù)合材料鋪放帶用紙帶隔離開，并巻成可裝夾在鋪放頭上的形狀，便 于鋪放成型。雖然這種工藝可剪切出各種復(fù)雜性狀的鋪放帶，但是它的制作工藝 復(fù)雜，且?guī)啂С奢伜?，如何將各個(gè)形狀的預(yù)成型帶準(zhǔn)確的鋪放到設(shè)定好的位置， 對(duì)于后期的鋪放控制帶來了新的困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種新的預(yù)成型除料法，有效提高鋪放設(shè)備針對(duì)復(fù)雜形狀鋪 放帶的鋪放效率、節(jié)省設(shè)備成本。
復(fù)合材料鋪放一步除料法要分段進(jìn)行操作，首先送帶軸開巻送帶，運(yùn)行 切割程序進(jìn)行材料切割去除；然后刀具復(fù)位，送帶軸轉(zhuǎn)換工作模式，由主動(dòng) 送帶轉(zhuǎn)換為被動(dòng)力矩控制方式，提供鋪放張力；最后鋪放頭運(yùn)動(dòng)將剩余鋪放 帶壓附到芯模。
在進(jìn)行上述切割運(yùn)動(dòng)之前，應(yīng)首先根據(jù)鋪放帶寬和待去除材料形狀設(shè)計(jì) 切割軌跡，然后編制切割控制程序，其中軌跡切割運(yùn)動(dòng)通過刀具自轉(zhuǎn)軸、刀 具直線運(yùn)動(dòng)軸和送帶軸三軸聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。
通過本發(fā)明一步除料法，對(duì)特定形狀的鋪放帶，在鋪放頭上直接進(jìn)行切割成 型，不必單獨(dú)設(shè)計(jì)切割設(shè)備，并且鋪放帶一次開巻實(shí)現(xiàn)切割和鋪放同吋進(jìn)行，減 小了二次巻軸對(duì)鋪放帶的質(zhì)量磨損。可避免單獨(dú)切割和二次巻軸的繁瑣步驟，有 效提高鋪放設(shè)備針對(duì)復(fù)雜形狀鋪放帶的鋪放效率、節(jié)省設(shè)備成本。
圖l:刀具結(jié)構(gòu)圖。 圖2:簡單軌跡切割原理圖。 圖3:切割程序控制框圖。 圖4:復(fù)雜軌跡切割原理圖。
圖中標(biāo)號(hào)名稱l.刀柄，2.刀片，3.收膜軸，4.膜，5.送帶軸，6.收膜導(dǎo)
向磙，7.送帶軸驅(qū)動(dòng)奠基，8.刀具，9.纖維鋪放帶，IO.壓磙，ll.收紙導(dǎo)向磙，
12.紙，13.收紙軸，曲線14和15為鋪放帶剪切軌跡。
實(shí)施方式-
一步除料法主要借助刀具的結(jié)構(gòu)、材料、以及刀具和送帶軸的聯(lián)動(dòng)軌跡控制 實(shí)現(xiàn)鋪放帶的切割，下面分別從刀具和聯(lián)動(dòng)控制兩個(gè)方面介紹。
碳纖維復(fù)合材料帶具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)， 一般的刀具很難對(duì)其切割，刀具采用
超聲波振動(dòng)金屬陶瓷刀，其振動(dòng)振幅O. l,，頻率為20 40kHz;金屬陶瓷材料
使刀具不僅具有金屬的韌性、高導(dǎo)熱性和良好的熱穩(wěn)定性，又具有陶瓷的耐 高溫、耐腐蝕和耐磨損等特性。其形狀釆用圖l所示的形狀，刀具的形狀 為菱形，其下面兩側(cè)均為刃口，厚度為lmm，有利于其保持強(qiáng)度和剛性。
在切割時(shí)，刀具刃口必須始終指向剪切軌跡方向，即刀刃始終沿著剪切 軌跡的切線方向，這樣才能夠保證有效的剪切。由于空間的限制，鋪放頭不 可能做的太大，為精簡鋪放頭結(jié)構(gòu)，剪切刀具的運(yùn)動(dòng)始終是一維運(yùn)動(dòng)，垂直 于鋪放帶的前進(jìn)方向，聯(lián)合送帶電機(jī)的位置控制來插補(bǔ)各種形狀。因此隨著 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，形成刀具自轉(zhuǎn)軸、刀具直線運(yùn)動(dòng)軸和送帶軸等三軸聯(lián)動(dòng)控 制剪切的數(shù)控裝置，其結(jié)構(gòu)見圖2。由于其運(yùn)動(dòng)為多軸聯(lián)動(dòng)，本發(fā)明采用運(yùn) 動(dòng)控制器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算來控制其聯(lián)動(dòng)，其剪切運(yùn)動(dòng)的控制框圖見圖3。首先 根據(jù)帶寬和切割軌跡編制切割控制程序，待各部件裝夾完畢，運(yùn)行切割程序， 切割完畢后，刀具要進(jìn)行自轉(zhuǎn)軸和直線運(yùn)動(dòng)軸復(fù)位，并且同時(shí)對(duì)送帶軸進(jìn)行 工作模式轉(zhuǎn)換，由主動(dòng)送帶轉(zhuǎn)換為被動(dòng)力矩控制方式，提供鋪放張力，此時(shí) 鋪放頭繼續(xù)運(yùn)行，將剩余的鋪放帶壓附到芯模上。
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖l、圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由部 件1為刀柄，部件2刀片，部件3為收膜軸，部件4為膜，部件5為送帶軸，部 件6為收膜導(dǎo)向磙，部件7為送帶軸驅(qū)動(dòng)奠基，部件8為刀具，部件9為纖維鋪放帶，部件10為壓磙，部件11為收紙導(dǎo)向磙，部件12為紙，部件13為收紙軸， 曲線14組成；首先測量鋪放帶9帶寬，并根據(jù)產(chǎn)品需要設(shè)計(jì)切割軌跡14， 編制切割控制程序；將鋪放帶輥安裝到送帶軸5上，進(jìn)行手工連接紙帶和膜 帶，手動(dòng)開巻，將膜4經(jīng)過導(dǎo)向磙6連接到收膜軸3上，將紙12經(jīng)過導(dǎo)向 磙11連接到收紙軸13上；給系統(tǒng)上電，收膜軸3和收紙軸13分別將膜4 和紙12張緊，然后對(duì)刀具3的自轉(zhuǎn)軸和直線運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行復(fù)位；運(yùn)行切割控 制程序，刀具順時(shí)針自轉(zhuǎn)，之后刀具沿直線由后向前運(yùn)動(dòng)和送帶軸開巻送帶， 切割到軌跡14拐點(diǎn)，調(diào)整刀具3自轉(zhuǎn)角度，并調(diào)整刀具直線運(yùn)動(dòng)與開巻送 帶速比，繼續(xù)切割，切割出軌跡14;程序運(yùn)行完畢后，控制系統(tǒng)要對(duì)刀具 自轉(zhuǎn)軸和刀具直線運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行復(fù)位，以便下次切割；送帶軸工作模式轉(zhuǎn)換， 由主動(dòng)送帶轉(zhuǎn)換為被動(dòng)力矩控制方式，鋪放頭繼續(xù)運(yùn)行，直至壓磙10將剩 余鋪放帶9壓附到芯模表面。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖l、圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由部 件1為刀柄，部件2刀片，部件3為收膜軸，部件4為膜，部件5為送帶軸，部 件6為收膜導(dǎo)向磙，部件7為送帶軸驅(qū)動(dòng)奠基，部件8為刀具，部件9為纖維鋪 放帶，部件10為壓磙，部件11為收紙導(dǎo)向磙，部件12為紙，部件13為收紙軸， 曲線14組成；在切割過程中，刀具3初始位置在鋪放帶前面，切割時(shí)，刀具由
前向后運(yùn)動(dòng)，同時(shí)送帶軸執(zhí)行收帶動(dòng)作，切割出設(shè)計(jì)軌跡14。其它組成及操作 步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖l、圖3和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由部 件1為刀柄，部件2刀片，部件3為收膜軸，部件4為膜，部件5為送帶軸，部 件6為收膜導(dǎo)向磙，.部件7為送帶軸驅(qū)動(dòng)奠基，部件8為刀具，部件9為纖維鋪 放帶，部件10為壓磙，部件11為收紙導(dǎo)向磙，部件12為紙，部件13為收紙軸， 曲線15組成；在切割較為復(fù)雜軌跡15的過程中，刀具3需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)送 帶軸執(zhí)行放帶和收帶動(dòng)作，編程控制切割過程的速比和刀具轉(zhuǎn)向，切割出設(shè)計(jì)軌 跡15。其它組成及操作步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合材料鋪放一步除料法，其特征在于包括以下過程(1)、首先根據(jù)鋪放帶寬和待去除材料形狀設(shè)計(jì)切割軌跡，進(jìn)一步編制切割控制程序；(2)、分段進(jìn)行以下操作鋪放帶開卷-材料切割去除-刀具復(fù)位及送帶軸轉(zhuǎn)換工作模式-剩余鋪放帶壓附到芯模。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料鋪放一步除料法，其特征在于通過刀 具自轉(zhuǎn)軸、刀具直線運(yùn)動(dòng)軸和送帶軸三軸聯(lián)動(dòng)控制切割軌跡。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料鋪放一步除料法，其特征在于切割刀具采用超聲波振動(dòng)金屬陶瓷刀，其振動(dòng)振幅0.1nm，頻率為2(T40kHz 。
全文摘要
一種復(fù)合材料鋪放一步除料法，屬于復(fù)合材料鋪放成型技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于包括以下過程(1)首先根據(jù)鋪放帶寬和待去除材料形狀設(shè)計(jì)切割軌跡，進(jìn)一步編制切割控制程序；(2)分段進(jìn)行以下操作鋪放帶開卷-材料切割去除-刀具復(fù)位及送帶軸轉(zhuǎn)換工作模式-剩余鋪放帶壓附到芯模。本方法可避免單獨(dú)切割和二次卷軸的繁瑣步驟，有效提高鋪放設(shè)備針對(duì)復(fù)雜形狀鋪放帶的鋪放效率、節(jié)省設(shè)備成本。
文檔編號(hào)B29C70/54GK101450534SQ20081023537
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者張建寶, 文立偉, 勇 李, 王顯峰, 軍 肖, 齊俊偉 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)