專利名稱：基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及樹脂基復(fù)合材料制造領(lǐng)域，用于基于樹脂基纖維鋪絲設(shè)備中，具體涉及一種基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有密度小、比強(qiáng)度高、比模量高、抗疲勞性和耐腐蝕性高，以及結(jié)構(gòu)功能一體化、設(shè)計(jì)制造一體化等優(yōu)點(diǎn)。在航空航天、風(fēng)力發(fā)電葉片、汽車等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。纖維鋪絲技術(shù)是一種樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料自動(dòng)化、高質(zhì)量制造技術(shù)，是在已有纏繞和自動(dòng)鋪帶技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種全自動(dòng)化制造技術(shù)。纖維鋪絲技術(shù)繼承了纖維纏繞和自動(dòng)鋪帶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，為加工復(fù)雜形體的構(gòu)件提供可能。
在鋪絲過程中，當(dāng)纖維窄帶按照機(jī)器人預(yù)定的路徑被鋪放在成型模具表面后，就需要在鋪絲頭中的通道處將纖維窄帶剪斷，以便后續(xù)的再次鋪放。這就需要在鋪絲頭部設(shè)計(jì)一種可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單的專用剪切機(jī)構(gòu)來保證纖維窄帶的順利剪斷和二次輸送，使得后續(xù)的纖維鋪放能夠順利進(jìn)行。在已有的纖維鋪絲系統(tǒng)中，典型的剪切機(jī)構(gòu)多采用的是平口刀片“斬?cái)唷被蚴抢脙蓧K刀片的間隙“剪斷”的方式?！皵?cái)唷狈绞饺菀讓?duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)造成沖擊影響以及損壞纖維通道和刀片，刀片使用壽命短，所需的切削力也較大，同時(shí)纖維帶在被剪斷后容易陷入通道內(nèi)，不利于再次輸送；而利用兩塊刀片的間隙“剪斷”的方式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不利于集成在結(jié)構(gòu)尺寸較小的鋪絲頭中，所需的切削力也較大，刀片磨損及損傷較嚴(yán)重，刀片使用壽命短等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，采用氣缸作為動(dòng)力源，帶動(dòng)斜口刀片通過“割削”的方式來剪斷纖維窄帶，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，所需的切削力很小、刀片磨損輕、使用壽命長，可靠性高，耗氣量少、節(jié)能，纖維帶斷口質(zhì)量好、利于再次輸送等優(yōu)點(diǎn)，提高了自動(dòng)化纖維鋪絲設(shè)備的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案—種基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要包括斜口刀片、刀柄塊、氣缸架、砧板、砧板縫隙以及裝置的驅(qū)動(dòng)元件氣缸；在該機(jī)構(gòu)中，斜口刀片通過刀柄塊與氣缸相連接，氣缸安裝在氣缸架上，斜口刀片位于砧板縫隙正上方，整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)集成在鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中；在鋪絲過程中，纖維預(yù)浸帶被輸送進(jìn)入砧板上，氣缸通氣，斜口刀片在氣缸的帶動(dòng)下，向下快速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成斜口刀片對(duì)砧板上鋪放的纖維預(yù)浸帶的切割。所述的斜口刀片的刃口傾角α的取值為15°至75°。所述的斜口刀片的刃口角度β的取值為20°至60°。所述砧板縫隙的寬度為斜口刀片的厚度的I. 5 — 3倍。所述的機(jī)構(gòu)中，采用雙作用氣缸，即氣流從氣缸上端接口進(jìn)入，從下端接口排出時(shí)，氣缸帶動(dòng)斜口刀片向下運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)纖維預(yù)浸帶的切割，斜口刀片進(jìn)入砧板縫隙中；當(dāng)氣流從氣缸下端接口進(jìn)入，從上端接口排出時(shí)，氣缸帶動(dòng)斜口刀片從砧板縫隙中向上運(yùn)動(dòng)至初始位置，完成一次完整的剪切運(yùn)動(dòng)。所述的機(jī)構(gòu)中，一排氣缸通過螺母、彈簧墊片安裝在氣缸架上，氣缸架通過安裝孔安裝于纖維鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。氣缸架包括同軸的第一安裝孔和過孔，氣缸安裝在第一安裝孔中，刀柄塊在過孔內(nèi)，斜口刀片露出過孔。氣缸架進(jìn)一步設(shè)置有第二安裝孔，所述第二安裝孔與第一安裝孔位于同一平面且第二安裝孔位于第一安裝孔兩側(cè)，以將整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)集成在鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。 本發(fā)明的有益效果是I、采用氣缸作為動(dòng)力源，讓氣缸桿來帶動(dòng)斜口刀片通過“割削”的方式來剪斷纖維窄帶，所需的切削力很小、刀片磨損輕、使用壽命長，可靠性高，耗氣量少、節(jié)能，纖維帶斷口質(zhì)量好、利于再次輸送等優(yōu)點(diǎn)，提高了自動(dòng)化纖維鋪絲設(shè)備的可靠性。2、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，控制容易，成本較低，應(yīng)用方便。該剪切機(jī)構(gòu)的連接均采用螺紋標(biāo)準(zhǔn)件，拆裝方便，可互換性強(qiáng)，每一個(gè)氣缸各自驅(qū)動(dòng)一把刀片，單獨(dú)控制，互不干涉。


圖I是本發(fā)明所述的剪切機(jī)構(gòu)部分部件的三維示意圖。圖2是本發(fā)明所述的剪切機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)的三維示意圖。圖3是剪切機(jī)構(gòu)斜口刀片與砧板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明所述的斜口刀片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明所述的斜口刀片刃口角度的示意圖。附圖中1.斜口刀片2.刀柄塊3.氣缸4.氣動(dòng)接口 5.第一螺母6.第一彈簧墊片7.第二螺母8.第二彈簧墊片9.第三螺母10.第三彈簧墊片11.螺栓12.氣缸架13.第一安裝孔14.第二安裝孔15.過孔16砧板17.纖維預(yù)浸帶18.氣缸桿19.砧板縫隙
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施例做詳細(xì)描述。如圖1、2、3、4、5所示，該機(jī)構(gòu)主要包括斜口刀片I、刀柄塊2、氣缸架12、砧板16、砧板縫隙19以及裝置的驅(qū)動(dòng)元件氣缸3 ;在該機(jī)構(gòu)中，斜口刀片I通過螺栓11、第三彈簧墊片10、第三螺母9與刀柄塊2相連接，刀柄塊2通過第二彈簧墊片8、第二螺母7與氣缸桿18相連接，氣缸3通過第一螺母5、第一彈簧墊片6安裝在氣缸架12上的第一安裝孔13內(nèi)，最后整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)通過第二安裝孔14集成在鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。請(qǐng)?zhí)貏e結(jié)合圖3所示，在鋪絲過程中，纖維預(yù)浸帶17被輸送進(jìn)入砧板16上并橫跨在砧板縫隙上，氣缸3通過氣動(dòng)接口 4通氣，刀柄塊2和斜口刀片I在氣缸桿18的帶動(dòng)下，通過氣缸架12上的過孔15，向下快速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成斜口刀片I對(duì)砧板16上鋪放的纖維預(yù)浸帶17的切割。斜口刀片I的刃口傾角α的大小有一個(gè)范圍，一般取15°至75°，當(dāng)α在這個(gè)范圍內(nèi)取值時(shí)，在剪切過程中，剪切可靠性較高，所述刃口傾角α為斜口刀片的傾斜面與水平線的夾角。斜口刀片I的刃口角度β的大小有一個(gè)范圍，一般取20°至60°，當(dāng)β在這個(gè)范圍內(nèi)取值時(shí)，斜口刀片I的刃口耐磨損，刀片壽命較高，所述刃口角度β為斜口刀片的一對(duì)傾斜面之間的夾角。斜口刀片I的厚度與砧板縫隙19的寬度有一個(gè)比例范圍，一般砧板縫隙19的寬度為斜口刀片I的厚度的I. 5 一 3倍，在這個(gè)范圍內(nèi)，纖維預(yù)浸帶17很容易被剪斷，且纖維預(yù)浸帶17的斷面較平整。該機(jī)構(gòu)中，采用雙作用氣缸3，即氣流從氣缸上端接口進(jìn)入，從下端接口排出時(shí)，氣缸桿18通過刀柄塊2帶動(dòng)斜口刀片I向下運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)纖維預(yù)浸帶17的切割，斜口刀片I進(jìn)入砧板縫隙19中；當(dāng)氣流從氣缸下端接口進(jìn)入，從上端接口排出時(shí)，氣缸桿18通過刀柄 塊2帶動(dòng)斜口刀片I從砧板縫隙19中向上運(yùn)動(dòng)至初始位置，完成一次完整的剪切運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)中，一排氣缸3通過第一螺母5、第一彈簧墊片6安裝在氣缸架12上，氣缸架12通過第二安裝孔14安裝于纖維鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。氣缸架12包括同軸的第一安裝孔13和過孔15，氣缸3安裝在第一安裝孔13內(nèi)，刀柄塊2在過孔15內(nèi)，斜口刀片I露出過孔15。氣缸架12進(jìn)一步設(shè)置有第二安裝孔14，所述第二安裝孔14與第一安裝孔13位于同一平面且第二安裝孔14位于第一安裝孔13兩側(cè)，以將整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)集成在鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，所做出簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)主要包括斜口刀片(I)、刀柄塊(2)、氣缸架(12)、砧板(16)、砧板縫隙(19)以及氣缸(3);在該機(jī)構(gòu)中，斜口刀片(I)與刀柄塊(2)相連接，刀柄塊(2)與氣缸相連接，氣缸(3)安裝在氣缸架(12)上，斜口刀片(I)位于砧板縫隙(19)的正上方，整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)集成在鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中；在鋪絲過程中，纖維預(yù)浸帶(17)被輸送進(jìn)入站板(16)上,氣缸(3)通氣,刀柄塊(2)和斜口刀片(I)在氣缸(3)的帶動(dòng)下，向下快速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成斜口刀片(I)對(duì)砧板(16)上鋪放的纖維預(yù)浸帶(17)的切割。
2.如權(quán)利要求I所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于斜口刀片(I)的刃口傾角α的取值為15°至75°，所述刃口傾角α為斜口刀片的傾斜面與水平線的夾角。
3.如權(quán)利要求I所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于斜口刀片(I)的刃口角度β的取值為20°至60°，所述刃口角度β為斜口刀片的一對(duì)傾斜面之間的夾角。
4.如權(quán)利要求I所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于砧板縫隙(19)的寬度為斜口刀片(I)的厚度的1.5 — 3倍。
5.如權(quán)利要求I所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)中，采用雙作用氣缸(3)，即氣流從氣缸上端接口進(jìn)入，從下端接口排出時(shí)，氣缸(3)帶動(dòng)斜口刀片(I)向下運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)纖維預(yù)浸帶(17)的切割，斜口刀片(I)進(jìn)入砧板縫隙(19)中；當(dāng)氣流從氣缸下端接口進(jìn)入，從上端接口排出時(shí)，氣缸(3)帶動(dòng)斜口刀片(I)從砧板縫隙(19)中向上運(yùn)動(dòng)至初始位直，完成一次完整的到切運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求I所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于在該機(jī)構(gòu)中，一排氣缸(3 )通過螺母(5 )、彈簧墊片(6 )安裝在氣缸架(12 )上，氣缸架(12 )通過安裝孔(14)安裝于纖維鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。
7.如權(quán)利要求I至6中任意一項(xiàng)所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于氣缸架(12)包括同軸的第一安裝孔(13)和過孔(15),氣缸(3)安裝在第一安裝孔(13)中，刀柄塊(2)在過孔(15)內(nèi)，斜口刀片(I)露出過孔(15)。
8.如權(quán)利要求7所述的基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，其特征在于氣缸架(12)進(jìn)一步設(shè)置有第二安裝孔(14)，所述第二安裝孔(14)與第一安裝孔(13)位于同一平面且第二安裝孔(14)位于第一安裝孔(13)兩側(cè)，以將整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)集成在鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于樹脂基纖維鋪絲系統(tǒng)的剪切機(jī)構(gòu)，該發(fā)明應(yīng)用于樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件纖維鋪絲制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)該發(fā)明的元件主要包括斜口刀片、刀柄塊、氣缸架、砧板、砧板縫隙以及裝置的驅(qū)動(dòng)元件氣缸。斜口刀片與刀柄塊相連接，刀柄塊與氣缸桿相連接，氣缸安裝在氣缸架上，最后整個(gè)剪切機(jī)構(gòu)通過安裝孔集成在纖維鋪絲系統(tǒng)的鋪絲頭中。在鋪絲過程中，纖維預(yù)浸帶被輸送進(jìn)入砧板上，氣缸通氣，刀柄塊和斜口刀片在氣缸桿的帶動(dòng)下，通過氣缸架上的過孔，向下快速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成斜口刀片對(duì)砧板上鋪放的纖維預(yù)浸帶的切割。
文檔編號(hào)B29C70/54GK102963010SQ201210499828
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者段玉崗, 李滌塵, 余陳偉, 張小輝, 李超 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)