一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及疊層碳布穿刺設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳纖維立體織物成型的穿 刺與壓實(shí)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維織物是近40年來(lái)發(fā)展起來(lái)的性能最優(yōu)的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要用于航空、航 天、汽車、醫(yī)療及新技術(shù)領(lǐng)域。整體穿刺技術(shù)是三維織物的一種成型技術(shù)，其工藝采用預(yù)先 制造的機(jī)織布置于等距密排Z向鋼針?lè)结樀捻敹?，機(jī)織布在穿刺模板與鋼針?lè)疥嚨捻敹耍?機(jī)織布在穿刺模板與鋼針?lè)疥嚨南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)下，被鋼針刺過(guò)，并被推至鋼針的下端實(shí)施加壓 密實(shí)，待達(dá)到一定高度后，再由Z向纖維逐一取代Z向鋼針，如此形成機(jī)織物整體穿刺織物。 碳纖維立體織物穿刺裝置是將疊層碳纖維織物放置在穿刺模板上，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成 碳纖維織物的整體穿刺與壓實(shí)工作。
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們逐步將以往手工操作的流程、工藝與信息、微電子、自 動(dòng)化、精密制造等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，以提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的手工操作 相比，自動(dòng)化生產(chǎn)裝備具有操作準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。為 此，人們研制了各種穿刺設(shè)備。
[0004] 學(xué)術(shù)論文"碳布整體穿刺織物編織工藝與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化"對(duì)碳布整體穿刺織物編 織工藝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研宄，對(duì)整體穿刺編織工藝中碳布的纖維運(yùn)動(dòng)模式和力學(xué)行為，以 及Z向鋼針的力學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研宄，其中設(shè)計(jì)并研制了整體穿刺機(jī)等設(shè)備，該 設(shè)備通過(guò)高精度油缸和液壓系統(tǒng)控制穿刺模板的上下運(yùn)動(dòng)來(lái)完成對(duì)碳布的整體穿刺，完成 碳布整體穿刺后，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力，增加模板的向下作用力，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保持 壓力，拆除模板穿刺機(jī)上行，完成一次加壓密實(shí)。其不足在于那個(gè)油缸的精度受液壓油溫升 的影響不穩(wěn)定，從而影響碳纖維立體織物的成型質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供了一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝 置，該裝置可實(shí)現(xiàn)碳布穿刺與壓實(shí)的自動(dòng)化、連續(xù)化，并能夠提高整體穿刺成型碳纖維立體 織物的生產(chǎn)效率。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置予以 實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置，包括上端驅(qū)動(dòng)裝置，由三 相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)小帶輪通過(guò)V帶帶動(dòng)大帶輪；所述大帶輪與離合器一端緊固連接，另一端 安裝在左側(cè)的側(cè)板上，所述離合器與曲軸的一端鍵連接，該曲軸的另一端與制動(dòng)器鍵連接； 所述曲軸通過(guò)四個(gè)軸承座固定于上板；所述制動(dòng)器固定在右側(cè)的側(cè)板上；所述左右兩側(cè)的 側(cè)板通過(guò)支撐筋與所述上板相連，兩條支撐鋁型材與兩側(cè)板連接保持其與所述上板的垂直 度；曲軸連桿固定在所述曲軸中間，下端通過(guò)連接座與穿刺裝置的上穿刺板連接，所述上穿 刺板通過(guò)穿刺連接板與穿刺下板相連，所述上穿刺板和穿刺下板的四角位置均設(shè)有直線軸 承并分別套裝在四根光軸上；所述四根光軸兩端通過(guò)光軸座分別固定在所述上板和底板 上；通過(guò)三相異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)穿刺模板完成穿刺動(dòng)作；移動(dòng)板通過(guò)四角的所述直線軸 承套在四根所述光軸上并通過(guò)絲杠螺母與梯形絲杠連接，移動(dòng)板上固定著移動(dòng)式工作臺(tái)； 所述移動(dòng)式工作臺(tái)的X-Y平臺(tái)底板上固定有Y-步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)驅(qū)動(dòng)Y-工 作臺(tái)在Y方向運(yùn)動(dòng)，所述Y-工作臺(tái)上固定有X-步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)X-工作臺(tái)在 X方向運(yùn)動(dòng)；所述X-工作臺(tái)上裝有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸輪蝸桿減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)下板 上的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)；固定移動(dòng)板的兩根所述梯形絲杠底端與伺服電機(jī)連接；所述伺服 電機(jī)固定在底板的下端；通過(guò)控制所述Y-步進(jìn)電機(jī)，移動(dòng)式工作臺(tái)移出預(yù)穿刺位置將裝有 超長(zhǎng)穿刺鋼針的鋼針陣列固定在X-Y工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。
[0007] 控制系統(tǒng)包括人機(jī)界面、PLC可編程邏輯控制器、與交流伺服電機(jī)聯(lián)接的交流伺服 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、與所述閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)接的閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；所述人機(jī)界面用于指令的 輸入與顯示，所述人機(jī)界面通過(guò)數(shù)據(jù)線與PLC可編程邏輯控制器相連，將信號(hào)傳輸?shù)絇LC可 編程邏輯控制器中，PLC可編程邏輯控制器向所述交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 器及所述三相異步電機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)，從而控制所述移動(dòng)板的升降和所述工作臺(tái)在XY軸 上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)及帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，使穿刺模板移動(dòng)到穿刺位置從而完成碳布的 加壓與密實(shí)工藝。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明用于疊層機(jī)織碳布的穿刺與壓實(shí)， 實(shí)現(xiàn)了疊層機(jī)織碳布的穿刺加壓密實(shí)功能的自動(dòng)化，提高了工作效率、降低了工作人員的 勞動(dòng)強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 下面通過(guò)參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會(huì) 更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何意義 上的限制，在附圖中：
[0010] 圖1是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的主視圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的左視圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的俯視圖；
[0013] 圖4是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的示意圖；
[0014] 圖5是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置移動(dòng)工作臺(tái)主視圖；
[0015] 圖6是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置移動(dòng)工作臺(tái)左視圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置移動(dòng)工作臺(tái)俯視圖；
[0017] 圖8是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置移動(dòng)工作臺(tái)立體圖；
[0018] 圖9本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的控制系統(tǒng)框圖；
[0019] 圖10是本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置的穿刺速度計(jì)算方法示意 圖；
[0020] 圖中：
[0021] 1、上端驅(qū)動(dòng)裝置 2、穿刺裝置 3、移動(dòng)式工作臺(tái)
[0022] 101、曲軸 102、曲軸連桿 103、軸承座
[0023] 104、離合器 105、制動(dòng)器 106、大帶輪
[0024] 107、側(cè)板 108、支撐鋁型材 109、支撐筋
[0025] 110、連接座 111、小帶輪 112、三相異步電機(jī)
[0026] 113、位置傳感器A 114、位置傳感器B 115、上板
[0027] 201、穿刺上板 202、穿刺連接板 203、穿刺下板
[0028] 204、穿刺板 205、光軸 206、直線軸承
[0029] 207、光軸座 301、X-Y工作臺(tái) 302、梯形絲杠
[0030] 303、絲杠螺母 304、底板 305、伺服電機(jī)
[0031] 306、接近開(kāi)關(guān) 307、移動(dòng)板 301-1、X-Y滑臺(tái)底板
[0032] 301-2、Y-步進(jìn)電機(jī) 301-3、接近開(kāi)關(guān) 301_4、接近開(kāi)關(guān)固定導(dǎo)軌
[0033] 301-5、Y-工作臺(tái) 301-6、X-工作臺(tái) 301-7、蝸輪蝸桿減速器板
[0034] 301-8、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)下板 301-9、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái) 301-10、X-步進(jìn)電機(jī)
[0035] 301-11、蝸輪蝸桿減速器
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0037] 如圖1所示，本發(fā)明一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置，包括上端驅(qū)動(dòng) 裝置1，所述上端驅(qū)動(dòng)裝置1由三相異步電機(jī)112驅(qū)動(dòng)小帶輪111通過(guò)V帶帶動(dòng)大帶輪106 ; 所述大帶輪106與離合器104 -端緊固連接，另一端安裝在左側(cè)的側(cè)板107上，所述離合器 104與曲軸101的一端鍵連接，該曲軸101的另一端與制動(dòng)器105鍵連接；所述曲軸101通 過(guò)四個(gè)軸承座103固定于上板115 ;所述制動(dòng)器固定在右側(cè)的側(cè)板107上；所述左右兩側(cè)的 側(cè)板107通過(guò)支撐筋109與所述上板115相連，兩條支撐鋁型材108與兩側(cè)板107連接保 持其與所述上板115的垂直度；曲軸連桿102固定在所述曲軸101中間，下端通過(guò)連接座 110與穿刺裝置2的上穿刺板201連接，所述上穿刺板201通過(guò)穿刺連接板202與穿刺下 板203相連，所述上穿刺板201和穿刺下板203的四角位置均設(shè)有直線軸承206并分別套 裝在四根光軸205上；所述四根光軸205兩端通過(guò)光軸座207分別固定在所述上板115和 底板304上；通過(guò)三相異步電機(jī)112的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)穿刺模板完成穿刺動(dòng)作；
[0038] 如圖2所示，移動(dòng)板307通過(guò)四角的所述直線軸承206套在四根所述光軸205上 并通過(guò)絲杠螺母303與梯形絲杠302連接，移動(dòng)板307上固定著移動(dòng)式工作臺(tái)3 ;
[0039] 如圖5所示為本發(fā)明碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實(shí)裝置中移動(dòng)工作