本發(fā)明屬于機械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及復(fù)合材料零件成形技術(shù)，具體涉及一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備及其成形方法。

背景技術(shù)：

就汽車行業(yè)而言，隨著對整車輕量化的要求越來越高，對輕質(zhì)高性材料的需求越發(fā)迫切。復(fù)合材料螺旋彈簧主要由各種纖維絲或纖維織物、樹脂及各種助劑組成，具有優(yōu)異的機械性能、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)防腐性，且重量較輕(同體積纖維復(fù)合材料螺旋彈簧比鋼彈簧減重40-70％)；因此，纖維復(fù)合材料螺旋彈簧在應(yīng)用上有著廣闊的前景。纖維復(fù)合材料螺旋彈簧因其成型工藝與金屬彈簧完全不同，原金屬彈簧生產(chǎn)設(shè)備不再適合；若采用手工生產(chǎn)制造纖維復(fù)合材料螺旋彈簧，存在生產(chǎn)效率較低，且成型后會存在應(yīng)力集中、表面粗糙等問題；纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的工業(yè)生產(chǎn)迫切需要開發(fā)出相應(yīng)設(shè)備及成形方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備及成形方法，其目的在于解決纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的批量化生產(chǎn)問題，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備，所述設(shè)備由纏繞裝置1、轉(zhuǎn)移裝置2、傳送裝置3和加熱裝置4組成；所述纏繞裝置1位于設(shè)備一側(cè)，傳送裝置3位于設(shè)備另一側(cè)，所述轉(zhuǎn)移裝置2位于纏繞裝置1和傳送裝置3之間，所述加熱裝置4安裝在傳送裝置3的一端；

所述纏繞裝置1由電機6、電機控制柜5和芯模12組成，所述芯模12與電機6的輸出軸同軸連接，電機6帶動芯模12旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)纖維沿芯模12纏繞；

所述轉(zhuǎn)移裝置2由機械臂11、底座10和外模14組成；所述機械臂11下方的支撐桿安裝在底座10內(nèi)，機械臂11上方的取/放端與所述芯模12相對應(yīng)；機械臂11帶動取/放端旋轉(zhuǎn)運動；所述外模14位于傳送裝置3上；

所述傳送裝置3由導(dǎo)軌7、傳動輥9和支架8組成；所述導(dǎo)軌7通過支架8支撐安裝；所述傳動輥9并排地安裝在導(dǎo)軌7上；

所述機械臂11整體呈傘狀結(jié)構(gòu)，所述機械臂11的上端為正十字形的連接架，所述連接架的四個連接末端分別安裝有一組取/放機構(gòu)，所述取/放機構(gòu)由若干取/放爪組成，所述取/放爪的數(shù)量及排布與所述芯模12相對應(yīng)。

所述外模14為圓筒狀，外模14的內(nèi)部形狀結(jié)構(gòu)與芯模12相匹配，外模14與芯模12一起緊固纏繞在芯模12上的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧，以防止纖維復(fù)合材料螺旋彈簧在受熱固化過程中發(fā)生變形。

所述導(dǎo)軌7呈u形，所述傳動輥9沿著導(dǎo)軌7的方向，并排地安裝在導(dǎo)軌7上。

所述加熱裝置4采用高溫干燥箱15。

一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的成形方法，所述成形方法采用上述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備；

所述成形方法步驟如下：

步驟一：電機控制柜5控制電機6旋轉(zhuǎn)，繼而帶動芯模12旋轉(zhuǎn)，固定在芯模12上的纖維順著芯模12纏繞，纏繞后經(jīng)固定、剪裁，完成纖維螺旋纏繞；

步驟二：機械臂1通過其取/放端拾取經(jīng)纖維纏繞后的芯模12，逆時針旋轉(zhuǎn)90度，將芯模12轉(zhuǎn)移至位于傳送裝置3上的外模14的上方，并將芯模12釋放至外模14內(nèi)，實現(xiàn)合模，然后傳送裝置3通過傳動輥9將合模后的芯模12與外模14輸送至高溫干燥箱15處，對合模后的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧進行干燥成型，完成合模加熱；

步驟三：合模內(nèi)的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧經(jīng)干燥成型后，繼續(xù)被傳送裝置3輸送至傳送裝置3的脫模端，機械臂1通過取/放端將外模14拾取起來；而后將制造完成的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧從芯模12上旋下，完成纖維復(fù)合材料螺旋彈簧脫模；

步驟四：機械臂1的取/放機構(gòu)將外模14拾取起來后逆時針旋轉(zhuǎn)90度，此時，拾取外模14的取/放機構(gòu)逆時針上游相鄰一側(cè)的取/放端將已脫掉纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模12拾取起來；然后，機械臂1繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)90度，此時機械臂1拾取外模14的取/放端將外模14重新放置在傳送裝置3上，而拾取已脫掉纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模12的取/放端這將已脫掉纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模12安放至纏繞裝置1的電機6上，完成外模14與芯模12的復(fù)位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明所述的一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備，解決了纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的批量化生產(chǎn)問題；

2、本發(fā)明所述的一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備，解決了傳統(tǒng)手工制備的纖維螺旋彈簧成形質(zhì)量差、工序復(fù)雜、模具污染嚴重、設(shè)備成本高昂及生產(chǎn)效率底下等問題。

3、本發(fā)明所述的一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)格的不同，在本設(shè)備上更換使用相應(yīng)的芯模及外模，實現(xiàn)不同形狀、規(guī)格纖維螺旋彈簧的生產(chǎn)制造。

4、本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的成形方法，能夠?qū)崿F(xiàn)纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的高質(zhì)量批量生產(chǎn)，實現(xiàn)了纖維復(fù)合材料螺旋彈簧生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新，能夠推動纖維復(fù)合材料螺旋彈簧在輕量化零部件領(lǐng)域的實際應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備中，電機及電機控制柜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備中，傳送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備中，轉(zhuǎn)移裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備中，帶有纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備中，外模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明所述一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備中，高溫干燥箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-纏繞裝置，2-轉(zhuǎn)移裝置，3-傳送裝置，4-加熱裝置，

5-電機控制柜，6-電機，7-導(dǎo)軌，8-支架，

9-傳動輥，10-底座，11-機械臂，12-芯模，

13-纖維復(fù)合材料螺旋彈簧，14-外模，15-高溫干燥箱。

具體實施方式

為了進一步闡述本發(fā)明所述的技術(shù)方案，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的具體實施方式如下：

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備，所述設(shè)備由纏繞裝置1、轉(zhuǎn)移裝置2、傳送裝置3和加熱裝置4組成；所述纏繞裝置1位于設(shè)備一側(cè)，傳送裝置3位于設(shè)備另一側(cè)，所述轉(zhuǎn)移裝置2位于纏繞裝置1和傳送裝置3之間，所述加熱裝置安裝在傳送裝置3的末端。

如圖1和圖2所示，所述纏繞裝置1由電機6、電機控制柜5和芯模12組成，所述電機6輸出軸朝上，呈排列狀地固定在電機控制柜5內(nèi)，所述芯模12與電機6一一對應(yīng)，所述芯模12與電機6的輸出軸同軸連接，電機6啟動后，帶動芯模12旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)纖維順著芯模12纏繞，形成纖維復(fù)合材料螺旋彈簧13，如圖5所示。

如圖1、圖4和圖6所示，所述轉(zhuǎn)移裝置2整體呈傘狀結(jié)構(gòu)，由機械臂11、底座10和外模14組成；所述底座10位于移動裝置底部，起支撐固定作用；所述機械臂11下端的支撐桿安裝在底座10內(nèi)，機械臂11上端的連接架為正十字形結(jié)構(gòu)，所述連接架的四個連接末端分別安裝有一組取/放機構(gòu)，所述取/放機構(gòu)由若干取/放爪組成，所述取/放爪的數(shù)量及排布與纏繞裝置1中的芯模12相對應(yīng)；在外部動力源的驅(qū)動下，機械臂11帶動取/放機構(gòu)進行旋轉(zhuǎn)運動和升降運動；所述外模14放置在傳送裝置3上，并與機械臂11相配合；機械臂11通過其取/放機構(gòu)拾取纏繞纖維復(fù)合材料螺旋彈簧13的芯模12后，經(jīng)旋轉(zhuǎn)后，將其放置在傳送裝置3上的外模14中，實現(xiàn)合模，所述外模14為圓筒狀，外模14的內(nèi)部形狀結(jié)構(gòu)與芯模12相匹配，外模14與芯模12一起緊固纏繞在芯模12上的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧，以防止纖維復(fù)合材料螺旋彈簧在受熱固化過程中發(fā)生變形。

如圖1和圖3所示，所述傳送裝置3由導(dǎo)軌7、傳動輥9和支架8組成；所述導(dǎo)軌7呈u形，并通過底部的若干個均勻排布的支架8支撐安裝；所述傳動輥9沿著導(dǎo)軌7的方向，并排地安裝在導(dǎo)軌7上，用于將置于其上的物件輸送到指定位置，即將合模后的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧輸送至脫模端。

如圖1和圖7所示，所述加熱裝置4采用高溫干燥箱15，所述高溫干燥箱15固定安裝在傳送裝置3的導(dǎo)軌7的后端，且高溫干燥箱15的工作區(qū)域為干燥區(qū)域，當(dāng)合模后的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧輸送至干燥區(qū)域時，實現(xiàn)對纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的干燥成型加工；

結(jié)合上述纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的制造設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了一種纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的成形方法，具體過程如下：

步驟一：電機控制柜5控制電機6旋轉(zhuǎn)，繼而帶動芯模12旋轉(zhuǎn)，固定在芯模12上的經(jīng)樹脂浸潤包覆后的纖維順著芯模12纏繞，纏繞后經(jīng)固定、剪裁形成纖維復(fù)合材料螺旋彈簧狀；

其中，所述樹脂由熱固性樹脂及相應(yīng)的固化劑組成；所述纖維結(jié)構(gòu)為纖維絲或纖維織物；所述纖維材質(zhì)為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維等；所述電機6為步進電機、伺服電機或直流電機等；所述芯模12為水溶性模、低熔點合金模、組合式金屬模、氣輔橡膠模、石蠟?zāi)?、砂型模、泥?；蚵菪饘俳z模等；所述固定過程是指纖維纏繞后，其端部固定于芯模12之上，所述剪裁過程是指剪裁掉纏繞后的纖維的冗余部分；

步驟二：機械臂1通過其取/放機構(gòu)拾取經(jīng)纖維纏繞后的芯模12，逆時針旋轉(zhuǎn)90度，將芯模12轉(zhuǎn)移至位于傳送裝置3上的外模14的上方，并將芯模12釋放至外模14內(nèi)，實現(xiàn)合模，然后傳送裝置3通過傳動輥9將合模后的芯模12與外模14輸送至高溫干燥箱15的干燥區(qū)域，對合模后的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧進行干燥成型；

步驟三：合模內(nèi)的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧經(jīng)干燥成型后，繼續(xù)被傳送裝置3輸送至傳送裝置3的脫模端，機械臂1通過取/放機構(gòu)將外模14拾取起來，即將外模14從芯模12上分離開；而后將制造完成的纖維復(fù)合材料螺旋彈簧從芯模12上旋下，即完成纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的脫模；

步驟四：機械臂1的一組取/放機構(gòu)將外模14拾取起來后逆時針旋轉(zhuǎn)90度，此時，拾取外模14的取/放機構(gòu)逆時針上游相鄰的取/放機構(gòu)將拾取已脫掉纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模12，然后，機械臂1繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)90度，此時機械臂1拾取外模14的取/放機構(gòu)將外模14重新放置在傳送裝置3上，而拾取已脫掉纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模12的取/放機構(gòu)這將已脫掉纖維復(fù)合材料螺旋彈簧的芯模12安放至纏繞裝置1的電機6上，進而使外模14與芯模12的復(fù)位，以此實現(xiàn)了纖維復(fù)合材料螺旋彈簧制備過程的連續(xù)性。