本發(fā)明涉及樹脂基復(fù)合材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種纖維鋪放設(shè)備中對預(yù)浸纖維絲束同步夾持剪切的裝置，通過直線位移驅(qū)動對連續(xù)鋪放的預(yù)浸纖維絲束進行導(dǎo)向、夾持和剪切。

背景技術(shù)：

纖維鋪放裝置主要應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車等工業(yè)制造領(lǐng)域中，所制造出的樹脂基纖維增強復(fù)合材料產(chǎn)品具有比強度高、比模量高、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)點。

復(fù)合材料自動鋪絲機主要用于鋪放復(fù)雜高曲率輪廓復(fù)合材料整體構(gòu)件，如飛機的機身段、機頭、機尾錐體、噴氣發(fā)動機整流罩、進氣道、噴管、錐形管、壓氣機葉片以及其他諸如橢圓形或“C”型等復(fù)合材料整體構(gòu)件。復(fù)合材料自動鋪絲機可以分別對多束纖維絲進行單獨控制，根據(jù)鋪放的輪廓形狀對纖維絲進行獨立的重送、夾持和割斷控制，可以鋪放復(fù)雜的，帶有窗口的曲面。因此，對于復(fù)雜構(gòu)件需要使用復(fù)合材料自動鋪絲機來實現(xiàn)鋪放制造。鋪絲頭是復(fù)合材料自動鋪絲機最為關(guān)鍵的功能部件，典型的鋪絲頭一般包括預(yù)浸纖維絲束的導(dǎo)向、重送、夾持、割斷、加熱和壓緊等裝置，從而實現(xiàn)纖維鋪絲機的各種鋪放功能。

目前國內(nèi)的自動鋪絲機在對預(yù)浸纖維絲束進行剪切時，需要先將鋪絲頭停止，割斷后再重新啟動將剪切后端的預(yù)浸纖維絲束完全鋪放壓緊在芯模上。這種工作模式，鋪放效率較低，不能充分體現(xiàn)自動鋪絲機鋪放效率高的特點。為了實現(xiàn)預(yù)浸纖維絲束在連續(xù)鋪放過程中進行剪切，必須很好的控制夾持和剪切兩個動作的同步性，否則會出現(xiàn)在剪切瞬間預(yù)浸纖維絲束瞬間張力過大或回彈的現(xiàn)象，無法正常鋪放。針對上述情況，亟需研制一種利用結(jié)構(gòu)設(shè)計將夾持和剪切同步的裝置，可以實現(xiàn)預(yù)浸纖維絲束在連續(xù)鋪放過程中進行剪切，而且能夠?qū)蓚€驅(qū)動裝置的夾持剪切動作簡化為一個驅(qū)動裝置驅(qū)動，簡化控制過程，提高鋪放效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種纖維鋪放設(shè)備中對預(yù)浸纖維絲束同步夾持剪切的裝置，進而實現(xiàn)預(yù)浸纖維絲束在連續(xù)鋪放的過程中進行剪切。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：包括開設(shè)有預(yù)浸纖維絲束通道的導(dǎo)向基座，導(dǎo)向基座上方沿預(yù)浸纖維絲束的進料方向并排設(shè)置有夾持裝置以及剪切裝置；所述的夾持裝置包括裝有壓縮彈簧的夾持導(dǎo)向塊，壓縮彈簧通過導(dǎo)桿豎直向下連接用于對預(yù)浸纖維絲束進行夾持的夾持頭；所述的剪切裝置包括底端安裝有刀片的剪切刀架，剪切刀架與夾持導(dǎo)向塊的頂部固定在一起，并且連接能夠同時控制其二者進行升降的直線位移驅(qū)動裝置。

所述的夾持導(dǎo)向塊頂部側(cè)面開設(shè)有榫槽，剪切刀架頂部側(cè)面設(shè)置有榫臺，夾持導(dǎo)向塊與剪切刀架頂部的榫槽與榫臺相配合并通過連接螺栓進行固定。

夾持導(dǎo)向塊榫槽的槽壁上豎直開有榫槽條形孔，剪切刀架榫臺上與榫槽條形孔對齊開有多個榫臺圓孔，連接螺栓同時穿過榫槽條形孔與榫臺圓孔對夾持導(dǎo)向塊與剪切刀架進行固定。

剪切刀架榫臺上豎直開有榫臺條形孔，夾持導(dǎo)向塊榫槽的槽壁上與榫臺條形孔對齊開有多個榫槽圓孔，連接螺栓同時穿過榫槽圓孔與榫臺條形孔對夾持導(dǎo)向塊與剪切刀架進行固定。

所述的夾持導(dǎo)向塊頂端開設(shè)有用于連接直線位移驅(qū)動裝置的螺紋孔，夾持導(dǎo)向塊的頂部安裝有用于防止直線位移驅(qū)動裝置連接松動的防松螺釘。

所述的直線位移驅(qū)動裝置選用氣缸、直線電機或者直線電磁驅(qū)動裝置。

所述的剪切刀架底端開設(shè)有用于放置刀片的定位槽面，定位槽面上開設(shè)有用于固定刀片的刀頭螺紋孔。

所述的刀片為斜口刀片，刃口傾角為20°～60°，刃口角度為10°～45°。

導(dǎo)桿尾端設(shè)有凸臺，凸臺面與壓縮彈簧配合，夾持導(dǎo)向塊端部安裝有能夠卡住導(dǎo)桿尾端凸臺的螺紋蓋，導(dǎo)桿頸部從螺紋蓋穿出連接夾持頭。

所述的夾持頭與導(dǎo)向基座表面均采用聚四氟乙烯材料制成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：通過開設(shè)有預(yù)浸纖維絲束通道的導(dǎo)向基座引導(dǎo)預(yù)浸纖維絲束的流向，導(dǎo)向基座上方沿預(yù)浸纖維絲束的進料方向并排設(shè)置有夾持裝置以及剪切裝置，剪切刀架與夾持導(dǎo)向塊的頂部固定在一起并通過直線位移驅(qū)動裝置同時控制升降，夾持頭與預(yù)浸纖維絲束接觸后，由于隨著直線位移驅(qū)動裝置的運動，夾持導(dǎo)向塊內(nèi)的壓縮彈簧壓縮，并隨著彈簧壓縮量的增大，夾持力逐漸增大，夾持頭完成預(yù)浸纖維絲束的夾持固定，同時剪切刀架底端的刀片繼續(xù)下降，利用刀片將預(yù)浸纖維絲束割斷。本發(fā)明能夠?qū)㈩A(yù)浸纖維絲束的夾持和剪切集成在一起，簡化了整體的控制過程，并且實現(xiàn)了預(yù)浸纖維絲束在連續(xù)鋪放過程中進行剪切，大大提高了預(yù)浸纖維絲束的鋪放效率。

附圖說明

圖1本發(fā)明的夾持剪切裝置配合導(dǎo)向基座的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明的夾持剪切裝置配合導(dǎo)向基座的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3本發(fā)明剪切刀架方案一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本發(fā)明夾持導(dǎo)向塊方案一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5本發(fā)明剪切刀架方案二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6本發(fā)明夾持導(dǎo)向塊方案二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7(a)本發(fā)明刀片的正視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7(b)本發(fā)明刀片的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8本發(fā)明鋪絲頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：a.剪切刀架；b.連接螺栓；c.夾持導(dǎo)向塊；d.壓縮彈簧；e.螺紋蓋；f.導(dǎo)桿；g.夾持頭；h.導(dǎo)向基座；i.刀片；j.緊固螺釘；a-1.定位槽面；a-2-1.榫臺圓孔；a-2-2.榫臺條形孔；a-3.刀頭螺紋孔；c-1-1.榫槽條形孔；c-1-2.榫槽圓孔；c-2.螺紋孔；c-3.防松螺釘孔；c-4.壓縮彈簧安裝孔；k.鋪放頭；l.預(yù)浸纖維絲束；m.重送裝置；n.夾持部分；o.剪切部分；p.加熱裝置；q.芯模；r.壓緊輥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

參見圖1，本發(fā)明的夾持剪切裝置包括剪切刀架a、連接螺栓b、夾持導(dǎo)向塊c、螺紋蓋e、導(dǎo)桿f、夾持頭g、導(dǎo)向基座h、刀片i和緊固螺釘j；箭頭所指方向為預(yù)浸纖維絲束運動方向。

參見圖2，本發(fā)明的夾持導(dǎo)向塊c內(nèi)部安裝有壓縮彈簧d。

參見圖3，本發(fā)明剪切刀架的方案一中定位槽面a-1用來給刀片i進行定位，然后再通過緊固螺釘j與刀頭螺紋孔a-3配合，將刀片i安裝在剪切刀架a上。榫臺圓孔a-2-1用來與夾持導(dǎo)向塊c的榫槽條形孔c-1-1進行連接，將剪切和夾持兩部分結(jié)合起來，實現(xiàn)同步控制。

參見圖4，本發(fā)明夾持導(dǎo)向塊的方案一中榫槽條形孔c-1-1用來與榫臺圓孔a-2-1配合，通過連接螺栓b將剪切刀架a和夾持導(dǎo)向塊c連接起來，通過改變榫臺圓孔a-2-1和榫槽條形孔c-1-1的上下安裝位置，能夠控制刀片i和夾持頭g的水平高度，從而控制對預(yù)浸纖維絲束進行剪切和夾持的時機變化，從而滿足在預(yù)浸纖維絲束被割斷的瞬間，夾持力大于預(yù)浸纖維絲束在剪切切口前端張力的要求。

圖上的螺紋孔c-2用來與直線位移驅(qū)動裝置連接，從而利用一個驅(qū)動動作控制整個裝置的上下運動；防松螺釘孔c-3用來安裝防松螺釘，防止直線位移驅(qū)動裝置與夾持導(dǎo)向塊c的連接松動；壓縮彈簧安裝孔c-4用來安裝壓縮彈簧d，給壓縮彈簧d一個導(dǎo)向作用。

參見圖5，本發(fā)明剪切刀架的方案二中榫臺條形孔a-2-2用來與夾持導(dǎo)向塊c的榫槽圓孔c-1-2進行連接，將剪切和夾持兩部分結(jié)合起來，實現(xiàn)同步控制。

參見圖6，本發(fā)明夾持導(dǎo)向塊的方案二中榫槽圓孔c-1-2用來與榫臺條形孔a-2-2配合，通過連接螺栓b將剪切刀架a和夾持導(dǎo)向塊c連接起來，通過改變榫臺條形孔a-2-2和榫槽圓孔c-1-2的上下安裝位置，能夠控制刀片i和夾持頭g的水平高度。

對比圖3、4以及圖5、6，剪切刀架a和夾持導(dǎo)向塊b的連接方案一是通過利用夾持導(dǎo)向塊b上面槽口安裝位置移動來調(diào)節(jié)刀片i和夾持頭g的高度，連接緊固力由連接螺栓b和夾持導(dǎo)向塊c的摩擦力提供。連接方案二是通過調(diào)節(jié)剪切刀架a上槽口的連接位置來調(diào)節(jié)刀片i和夾持頭g高度，利用剪切刀架榫臺和夾持導(dǎo)向塊榫槽的過緊配合，加上連接螺栓使榫槽產(chǎn)生的輕微變形夾緊剪切刀架榫臺，提供連接力。方案一結(jié)構(gòu)加工要求低，但是連接可靠性低，容易產(chǎn)生松動。方案二加工精度要求高，但是提供夾緊力更大，可靠性更高。

參見圖7(a)與圖7(b)，本發(fā)明的刀片i為斜口刀片，圖中α為刃口傾角，β為刃口角度，使用緊固螺釘j將刀片i固定在剪切刀架a上。刀片的刃口角度β決定了刀片的鋒利程度，同時也影響刀片的耐磨程度，10°～45°時能夠保證具有較好的鋒利度和耐磨度。刀片設(shè)計刃口傾角α，是為了更容易對預(yù)浸纖維絲束進行剪切。

參見圖8，本發(fā)明具體地安裝在鋪絲頭上，首先預(yù)浸纖維絲束l進入鋪放頭k中，經(jīng)過重送裝置m通過通道導(dǎo)向至夾持剪切裝置內(nèi)，先過夾持部分n，再到剪切部分o，最后利用壓緊輥r將預(yù)浸纖維絲束l壓緊在經(jīng)過加熱裝置p加熱后的芯模q上，完成鋪放過程。

下面對本發(fā)明的具體實施步驟進行具體說明，鋪放方法主要包括以下幾個步驟：

步驟1、將剪切裝置安裝于通道中剪切切口和夾持底板的上方，預(yù)浸纖維絲束在鋪放過程中，從夾持底板上的通道通過，經(jīng)過剪切切口，進入到剪切切口后端的預(yù)浸纖維絲束通道；

步驟2、當(dāng)連接夾持剪切裝置的直線位移驅(qū)動裝置接收到夾持剪切指令后，直線位移驅(qū)動裝置驅(qū)動整個裝置向下運動，夾持頭接觸到預(yù)浸纖維絲束，與夾持底板配合將預(yù)浸纖維絲束固定，此時剪切刀片刀尖部分開始接觸到預(yù)浸纖維絲束；

步驟3、隨著直線位移驅(qū)動裝置的運動，夾持裝置內(nèi)的壓縮彈簧壓縮，夾持頭繼續(xù)保持與預(yù)浸纖維絲束的接觸，并隨著彈簧壓縮量的增大，夾持力逐漸增大。同時，刀片繼續(xù)下降，利用斜口刀片將預(yù)浸纖維絲束割斷。在預(yù)浸纖維絲束被割斷的瞬間，夾持力必須大于預(yù)浸纖維絲束在剪切切口前端的張力，避免預(yù)浸纖維絲束割斷后，前端預(yù)浸纖維絲束產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，脫離夾持頭。預(yù)浸纖維絲束鋪放裝置繼續(xù)運動，將剪切切口后端的預(yù)浸纖維絲束繼續(xù)鋪放在芯模上，剪切切口前端的預(yù)浸纖維絲束停留在整個輸送通道內(nèi)；

步驟4、當(dāng)預(yù)浸纖維絲束需要重送，進行下一次鋪放時，直線位移驅(qū)動裝置收回，同時重送裝置的驅(qū)動裝置伸出，開始進行重送，預(yù)浸纖維絲束經(jīng)過剪切切口，順利進入剪切切口后端的導(dǎo)向通道中；當(dāng)預(yù)浸纖維絲束重送至壓緊輥下面，壓緊輥下壓，將預(yù)浸纖維絲束壓緊在芯模上，同時重送裝置收回，預(yù)浸纖維絲束進入鋪放狀態(tài)。

通過以上描述可知，本發(fā)明同時實現(xiàn)了對預(yù)浸纖維絲束的導(dǎo)向、夾持和剪切，并且只需要一個直線位移驅(qū)動裝置進行控制，大大簡化了控制過程，而且實現(xiàn)了預(yù)浸纖維絲束在連續(xù)鋪放過程中進行剪切；連續(xù)鋪放過程中進行剪切功能的實現(xiàn)，可以在很大程度上提高帶有孔洞零件的鋪放效率；通過調(diào)節(jié)刀片和夾持頭的高度差，能夠控制剪切和夾持兩個動作的時間差，從而在不同剛度的壓縮彈簧和鋪放速度等情況下，滿足在預(yù)浸纖維絲束被割斷的瞬間，夾持力必須大于在剪切切口前端預(yù)浸纖維絲束的張力的條件；本發(fā)明中只介紹了一套夾持剪切裝置的運動，根據(jù)不同數(shù)量預(yù)浸纖維絲束的鋪放頭，可以將相應(yīng)數(shù)量的夾持剪切裝置并列安裝在一起，可以獨立對每一束預(yù)浸纖維絲束進行控制，彼此獨立，不會互相影響。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所做出的若干推演或替換都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。