專利名稱：一種復(fù)合材料大梁的自動成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料大梁成型技術(shù)，特別是一種復(fù)合材料大梁的自動成型方法。
背景技術(shù)：
目前風(fēng)電葉片復(fù)合材料大梁制造時，其中纖維布鋪放過程為手工操作。通過人為拉動纖維布，將纖維布一層一層鋪設(shè)到復(fù)合材料大梁的成型模具上，然后再用手撫平，耗時約為4飛小時。這種成型方式勞動強(qiáng)度大，耗費(fèi)時間長，按照復(fù)合材料梁長度40米、60層纖維布粗略估算，操作者完成整個鋪層需要至少走4800米距離。而且，人工操作效率提高可能性不大。若通過人力加快操作速度來提高效率，則鋪層質(zhì)量無法保證。同時，復(fù)合材料制品需要纖維拉直才能發(fā)揮纖維強(qiáng)度，但是通過人工操作無法保證纖維的完全拉直、拉緊，存在質(zhì)量不穩(wěn)定性。陳杰民申報的專利“半自動織帶鋪帶機(jī)及其鋪帶工藝”，專利號CN100999149B，是一種用于絲網(wǎng)印刷配套設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域的半自動鋪帶機(jī)，該專利是將織帶放到可推拉的半自動鋪帶機(jī)上，通過推拉半自動鋪帶機(jī)，將織帶粘貼在刷好膠印刷臺面上，該專利未解決鋪帶機(jī)的自動運(yùn)動問題，還需靠人為給鋪帶機(jī)施加動力，使其在工作臺面上移動。西安交通大學(xué)段玉崗等人發(fā)明的“制造樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件的原位固結(jié)纖維鋪放方法及裝置”，專利申請?zhí)?00710308159. x，是一種利用機(jī)器人將浸透樹脂的纖維束鋪放到模具表面，同時用紫外光/電子加速器是樹脂固化獲得制品的方法，該專利需要機(jī)器人輔助以及在鋪放過程中即對鋪放材料進(jìn)行固化，需要較為復(fù)雜的鋪放頭以及配套紫外光/電子加速器固化裝置。南京航空航天大學(xué)學(xué)報2009年12月第41卷第6期中，張建寶等人發(fā)表的“自動鋪帶機(jī)送帶控制技術(shù)”中所涉及的自動鋪帶機(jī)需10軸控制完成，其中5軸控制鋪帶頭運(yùn)動軌跡，另外5軸實現(xiàn)鋪帶頭內(nèi)部預(yù)浸帶輸送、鋪放和切割運(yùn)動，設(shè)備機(jī)構(gòu)復(fù)雜。針對以上情況，需要一種鋪放設(shè)備較為簡單，固化體系易于操作的成型方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合材料大梁的自動成型方法，通過在復(fù)合材料大梁成型模具上增加纖維布自動鋪放裝置，通過程序控制器控制鋪層的起始位置與鋪層層數(shù)，完成復(fù)合材料大梁的鋪層，后續(xù)進(jìn)行真空樹脂灌注，加熱固化，實現(xiàn)復(fù)合材料大梁的制造，從而達(dá)到降低工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和和產(chǎn)品質(zhì)量，并實現(xiàn)復(fù)合材料梁成型從手工向自動化轉(zhuǎn)變的目的。為了實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種復(fù)合材料大梁的自動成型方法，其特征在于使用帶有程序控制器的伺服電機(jī)、鋪放小車、模具、真空導(dǎo)流系統(tǒng)，鋪放小車左右兩端的上方設(shè)置纖維布卷的鋪放軸， 鋪放小車左右兩端設(shè)置鋪放壓輥，纖維布卷中間為內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，纖維布卷通過內(nèi)筒穿到鋪放軸上，通過壓緊環(huán)將內(nèi)筒壓緊到鋪放軸的法蘭盤上使內(nèi)筒與鋪放軸之間相對固定，纖維布的端頭從限位板中間穿過，再穿到鋪放壓輥下方，鋪放軸上設(shè)置張力控制器，使鋪放軸需要在扭矩力下才可以沿其軸線轉(zhuǎn)動；鋪放壓輥上設(shè)置壓力控制器，使鋪放壓輥始終與鋪層表面產(chǎn)生接觸壓力，且鋪層厚度變化時，鋪放壓輥可以上下運(yùn)動進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；鋪放壓輥形狀與與大梁模具型面一致，在纖維布鋪放到大梁模具表面的過程中，通過鋪放壓輥上的壓力控制器和鋪放軸上的張力控制器，使得鋪放壓輥與鋪層之間的壓力使鋪層與大梁模具之間產(chǎn)生的靜摩擦力大于纖維布自身的張力；小車下方設(shè)置伺服電機(jī)、承重行走輪和行走導(dǎo)向輪，鋪放小車與軌道之間通過承重行走輪和行走導(dǎo)向輪進(jìn)行接觸和限位；大梁模具下方設(shè)置與模具軸線平行的軌道，伺服電機(jī)在計算機(jī)控制下驅(qū)動鋪放小車沿著與大梁模具軸線平行的軌道運(yùn)動，在運(yùn)動的過程中，鋪放壓輥將纖維布鋪放到大梁模具表面；鋪放完成后，在大梁模具表面建立真空導(dǎo)流系統(tǒng)，將樹脂灌注到玻纖布的鋪層中，在鋪層完全浸透后，將模具升溫到樹脂固化溫度使樹脂完全固化，固化完畢后脫模，得到制品。上述的大梁模具下方設(shè)置四根相互平行的軌道，其中一根軌道為齒條結(jié)構(gòu)，軌道的上表面在與模具固定時保持軌道的上表面與大梁模具的軸線平行。上述的鋪放小車下方設(shè)置承重行走輪，在鋪放小車外側(cè)設(shè)置行走導(dǎo)向輪，。上述的鋪放小車與其下方的伺服電機(jī)之間相對固定，伺服電機(jī)軸端設(shè)置齒輪，該齒輪與軌道上的齒條相互嚙合，通過計算機(jī)程序控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使鋪放小車按照設(shè)定的程序在軌道上運(yùn)動。上述的鋪放壓輥將纖維布鋪放到大梁模具表面的過程中，鋪放小車向右移動時采用左側(cè)的鋪放壓輥來實現(xiàn)鋪放，鋪放小車向左移動時，則采用右側(cè)的鋪放壓輥來實現(xiàn)鋪放。按照計算機(jī)程序鋪層結(jié)束后，需在大梁模具表面建立真空導(dǎo)流系統(tǒng)，在真空壓力下將樹脂灌注到纖維布的鋪層中，在鋪層完全浸透后，將大梁模具升溫到樹脂固化溫度使樹脂完全固化，固化完畢后脫模，得到復(fù)合材料大梁制品。本專利通過計算機(jī)控制鋪放小車的運(yùn)行距離，鋪放小車軌道與模具型面平行，通過左右鋪放輪實現(xiàn)纖維布在鋪放小車左右移動時的鋪放，通過鋪放輪與模具表面的壓緊裝置實現(xiàn)纖維布緊密的鋪放到模具表面，通過真空系統(tǒng)將樹脂注入到鋪層中，通過大梁模具加熱的方式實現(xiàn)制品的固化，鋪放設(shè)備較為簡單，固化體系易于操作。通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果
本發(fā)明的一種復(fù)合材料大梁的自動成型方法，在復(fù)合材料大梁制造時，首先采用纖維布鋪放設(shè)備將纖維布鋪放到模具表面，再建立真空灌注體系完成制品的固化，降低工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和和產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)復(fù)合材料梁成型從手工鋪層制造向自動化鋪層制造的轉(zhuǎn)變。


圖1是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備主視圖。圖2是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備俯視圖。圖3是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備左視圖。圖4是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備軸測圖。圖5是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備中鋪放軸的示意圖。圖6是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備中張力控制器的示意圖。圖7是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備中鋪放壓輥的示意圖。圖8是本專利的復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)的鋪放設(shè)備中壓力控制器的示意圖。圖中，1為大梁模具，2為左鋪放壓輥，3為壓力控制器，4為限位板，5為左纖維布卷，6為鋪放軸，7為鋪放小車的框架，8為張力控制器，9為右纖維布卷，10為右鋪放壓輥，11 為計算機(jī)，12為計算機(jī)控制線，13為承重行走輪，14為行走導(dǎo)向輪，15為齒輪，16為伺服電機(jī)，17為齒條結(jié)構(gòu)軌道，18為平面軌道。
具體實施例方式實施例1
結(jié)合圖4至圖8來說明本專利的具體實施方式
。鋪放小車下方設(shè)置承重行走輪13，在鋪放小車外側(cè)設(shè)置行走導(dǎo)向輪14，鋪放小車與軌道之間通過承重行走輪14和行走導(dǎo)向輪14進(jìn)行接觸和限位。小車下方設(shè)置伺服電機(jī)16，其下方的伺服電機(jī)之間相對固定，伺服電機(jī)軸端設(shè)置齒輪，該齒輪與軌道上的齒條相互嚙合，通過計算機(jī)程序控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。模具下方設(shè)置與模具軸線平行的軌道18，其中1根軌道為齒條結(jié)構(gòu)，軌道的上表面在與模具固定時保持軌道的上表面與模具的軸線平行。伺服電機(jī)在計算機(jī)控制下驅(qū)動鋪放小車沿著與模具軸線平行的軌道運(yùn)動。鋪放小車左右兩端的上方設(shè)置纖維布卷5的鋪放軸6，纖維布卷5中間為內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，纖維布卷5通過內(nèi)筒穿到鋪放軸6上，通過壓緊環(huán)將內(nèi)筒壓緊到鋪放軸的法蘭盤上使內(nèi)筒與鋪放軸6之間相對固定，纖維布的端頭從限位板中間穿過，再穿到鋪放壓輥下方，鋪放軸上設(shè)置張力控制器8，使鋪放軸6需要在一定的扭矩下才可以沿其軸線轉(zhuǎn)動。鋪放小車左右兩端設(shè)置鋪放壓輥，鋪放壓輥上設(shè)置壓力控制器，使鋪放壓輥始終與鋪層表面產(chǎn)生接觸壓力，且鋪層厚度變化時，鋪放壓輥可以上下運(yùn)動進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。鋪放壓輥形狀與與模具型面一致，在纖維布鋪放到模具表面的過程中，鋪放壓輥與鋪層之間的壓力使鋪層與模具之間產(chǎn)生的靜摩擦力大于纖維布自身的張力，這可以通過鋪放壓輥上的壓力控制器和鋪放軸6上的張力控制器8來實現(xiàn)。鋪放壓輥將纖維布鋪放到模具表面的過程中，小車向右移動時采用左側(cè)的鋪放壓輥2來實現(xiàn)鋪放，小車向左移動時，則采用右側(cè)的鋪放壓輥10來實現(xiàn)鋪放。鋪放完成后，在大梁模具1表面建立真空導(dǎo)流系統(tǒng)，將樹脂灌注到玻纖布的鋪層中，在鋪層完全浸透后，將模具升溫到樹脂固化溫度使樹脂完全固化，固化完畢后脫模，得到復(fù)合材料大梁制品。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)，其特征是使用帶有程序控制器的伺服電機(jī)、鋪放小車、大梁模具，鋪放小車左右兩端的上方設(shè)置纖維布卷的鋪放軸，鋪放小車左右兩端設(shè)置鋪放壓輥，纖維布卷中間為內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，纖維布卷通過內(nèi)筒穿到鋪放軸上，通過壓緊環(huán)將內(nèi)筒壓緊到鋪放軸的法蘭盤上使內(nèi)筒與鋪放軸之間相對固定，纖維布的端頭從限位板中間穿過，再穿到鋪放壓輥下方，鋪放軸上設(shè)置張力控制器，使鋪放軸需要在扭矩力下才可以沿其軸線轉(zhuǎn)動；鋪放壓輥上設(shè)置壓力控制器，使鋪放壓輥始終與鋪層表面產(chǎn)生接觸壓力， 且鋪層厚度變化時，鋪放壓輥可以上下運(yùn)動進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；鋪放壓輥形狀與與大梁模具型面一致，在纖維布鋪放到大梁模具表面的過程中，通過鋪放壓輥上的壓力控制器和鋪放軸上的張力控制器，使得鋪放壓輥與鋪層之間的壓力使鋪層與大梁模具之間產(chǎn)生的靜摩擦力大于纖維布自身的張力；小車下方設(shè)置伺服電機(jī)、承重行走輪和行走導(dǎo)向輪，鋪放小車與軌道之間通過承重行走輪和行走導(dǎo)向輪進(jìn)行接觸和限位；大梁模具下方設(shè)置與模具軸線平行的軌道，伺服電機(jī)在計算機(jī)控制下驅(qū)動鋪放小車沿著與大梁模具軸線平行的軌道運(yùn)動，在運(yùn)動的過程中，鋪放壓輥將纖維布鋪放到大梁模具表面；鋪放完成后，在大梁模具表面建立真空導(dǎo)流系統(tǒng)，將樹脂灌注到玻纖布的鋪層中，在鋪層完全浸透后，將模具升溫到樹脂固化溫度使樹脂完全固化，固化完畢后脫模，得到制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)，其特征在于所述的大梁模具下方設(shè)置四根相互平行的軌道，其中一根軌道為齒條結(jié)構(gòu)，軌道的上表面在與模具固定時保持軌道的上表面與大梁模具的軸線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)，其特征是所述的鋪放小車與其下方的伺服電機(jī)之間相對固定，伺服電機(jī)軸端設(shè)置齒輪，該齒輪與軌道上的齒條相互嚙合，通過計算機(jī)程序控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使鋪放小車按照設(shè)定的程序在軌道上運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)，其特征是所述的鋪放壓輥將纖維布鋪放到大梁模具表面的過程中，鋪放小車向右移動時采用左側(cè)的鋪放壓輥來實現(xiàn)鋪放，鋪放小車向左移動時，則采用右側(cè)的鋪放壓輥來實現(xiàn)鋪放。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)，其特征是按照計算機(jī)程序鋪層結(jié)束后，需在大梁模具表面建立真空導(dǎo)流系統(tǒng)，在真空壓力下將樹脂灌注到纖維布的鋪層中，在鋪層完全浸透后，將大梁模具升溫到樹脂固化溫度使樹脂完全固化，固化完畢后脫模，得到復(fù)合材料大梁制品。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種復(fù)合材料大梁的自動鋪放成型技術(shù)，在復(fù)合材料大梁制造時，伺服電機(jī)在程序控制器控制下啟動，帶動電機(jī)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動小車沿著軌道往復(fù)運(yùn)動，小車在運(yùn)動過程中，鋪放輪將纖維布鋪放到大梁模具表面，從而實現(xiàn)復(fù)合材料梁制造過程中纖維布的自動鋪放，鋪放完成后，在大梁模具表面建立真空導(dǎo)流系統(tǒng)，將樹脂灌注到玻纖布的鋪層中浸透后，使樹脂完全固化后脫模，得到制品。本發(fā)明可以降低工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和和產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)復(fù)合材料梁成型從手工鋪層制造向自動化鋪層制造的轉(zhuǎn)變。
文檔編號B29C70/38GK102514204SQ20111035257
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者余啟勇, 史俊虎, 張向東, 黎華 申請人:洛陽雙瑞風(fēng)電葉片有限公司