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CN102700151A - 自动铺设预浸丝的方法和设备 - Google Patents

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CN102700151A CN2012101506308A CN201210150630A CN102700151A CN 102700151 A CN102700151 A CN 102700151A CN 2012101506308 A CN2012101506308 A CN 2012101506308A CN 201210150630 A CN201210150630 A CN 201210150630A CN 102700151 A CN102700151 A CN 102700151A
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晏冬秀
李志远
孙成
刘军
余永波
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Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd
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Abstract

一种自动铺设预浸丝的方法和设备，用于对模具的相邻的第一表面和第二表面铺丝，所述方法包括如下步骤：(a)主压辊压置预浸丝并在第一表面上前进，以使预浸丝在纵向上完全铺设在第一表面上；(b)主压辊压置预浸丝并离开第一表面，并在第一表面的切向方向上继续前进，以使预浸丝在横向上完全延伸出第一表面；(c)主压辊压置延伸出第一表面的预浸丝在第二表面上；(d)辅助压辊压实延伸出第一表面的预浸丝在第二表面上。应用本发明的自动铺设预浸丝的方法以及设备，能够实现对位于模具折边处的预浸丝的平整铺放。

Description

自动铺设预浸丝的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种自动铺设预浸丝的方法和设备。
背景技术
先进复合材料具有高比强度、高比模量的特点，使其在满足同等强度要求的前提下，相对于传统材料显著的减轻了结构质量，其地位已经获得航空航天界的一致认可。而复合材料自动铺设预浸丝的技术具有成型精度高、曲面适应性强、铺放自由度大等优点，并且能够实现预浸丝独立的切割、重送与压实等功能，特别适合于大曲率复杂曲面的大型复合材料构件精密自动化成型制造。但其在铺放具有大折边的模具时，如翼梁等，压辊一端会翘起，导致已铺放好的预浸丝被拉起，令一端无法紧贴模具，导致预浸丝无法被压实到模具表面，严重影响铺丝质量。
参见图1和图2，公开了一种以现有的自动铺设预浸丝的设备的滚压装置在模具上铺丝的情形。其中，该滚压装置具有铺丝头101和压辊102，该模具具有第一表面104和第二表面106，其中第一表面104和第二表面106具有共同的折边112，两个表面呈一定角度。当从第一表面104向第二表面106铺丝时，压辊102压着预浸丝108沿着第一表面104前进以压实预浸丝108。当该压辊102的中心110前进到折线112时，该压辊102会翻折，同时，其一端会翘起，如图2所示，这会使得已铺放好的预浸丝的一部分114被拉起，与此同时，由于压辊102的另一端无法紧贴模具从而导致预浸丝的另一部分116无法被压实。上述情形会严重地影响到铺丝的质量。
发明内容
为了解决压辊遇到折边时翘起而导致预浸丝无法压实的技术问题，本发明公开了一种自动铺设预浸丝的方法，其用于对模具的相邻的第一表面和第二表面铺丝，所述方法包括如下步骤：
(a)主压辊压置预浸丝并在第一表面上前进，以使预浸丝在纵向上完全铺设在第一表面上；
(b)主压辊压置预浸丝并离开第一表面，并在第一表面的切向方向上继续前进，以使预浸丝在横向上完全延伸出第一表面；
(c)主压辊压置延伸出第一表面的预浸丝在第二表面上；
(d)辅助压辊压实延伸出第一表面的预浸丝在第二表面上。
具体地，在步骤(b)中，所述主压辊压置预浸丝并离开第一表面的初始离开位置为当主压辊的中心落在第一表面和第二表面的交线时所述主压辊的所处的位置；所述主压辊在第一表面的切向方向上继续前进的距离为W/(2*tgθ)的距离，其中，W表示所述主压辊的宽度，θ表示所述预浸丝与所述交线的角度。
具体地，在步骤(d)中，所述辅助压辊由气缸驱动。
本发明还公开了一种自动铺设预浸丝的设备，其包括滚压装置，所述滚压装置具有铺丝头、主压辊、辅助压辊和驱动机构，其中，所述主压辊通过固定到所述铺丝头上的主压辊轴定位，所述辅助压辊由固定到所述驱动机构一端的辅助压辊轴定位，所述驱动机构的另一端固定到所述铺丝头上。
具体地，所述驱动机构为可上下驱动的气缸。
具体地，所述主压辊和所述辅助压辊之间的距离被配置为：当对模具的相邻的第一表面和第二表面铺丝时，不小于W/tgθ的距离；其中，W表示所述主压辊的宽度，θ表示所述第一表面和所述第二表面的交线与所述预浸丝之间的角度。
具体地，辅助压辊的宽度与所述主压辊的宽度相同。
应用本发明的自动铺设预浸丝的方法以及设备，能够实现对位于模具折边处的预浸丝的平整铺放。
附图说明
为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：
图1示意性地示出了现有技术中的自动铺丝装置的滚压装置；
图2示出了以图1所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图；
图3示意性地示出了本发明的自动铺丝装置的滚压装置；
图4示出了以图3所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图，其中，该滚压装置对模具的第一表面进行铺丝；
图5示出了以图4所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图，其中，该滚压装置沿模具的第一表面的切线方向继续前进；
图6示出了以图5所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图，其中，该滚压装置的主压辊使预浸丝覆盖到第二表面但并未压实；
图7示出了以图6所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图，其中，该滚压装置的辅助压辊下压；
图8示出了以图7所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图，其中，该滚压装置的辅助压辊使预浸丝压实；
图9示出了以图8所述的滚压装置对相邻且有角度的两个表面铺丝的示意图，其中，该滚压装置的辅助压辊在预浸丝压实后抬起；
不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。
具体实施方式
如图3所示，本发明公开了一种自动铺丝设备的滚压装置，该滚压装置具有铺丝头201、主压辊202、气缸204和辅助压辊206；主压辊202通过固定到铺丝头201上的主压辊轴可旋转地定位；气缸204的一端固定到铺丝头201上另一端固定连接辅助压辊轴，辅助压辊206可旋转地定位到辅助压辊轴上，藉此，气缸204可驱动辅助压辊206上升或下降。
本领域技术人员可知，该气缸204可以为其他形式的驱动机构。
参见图3-图9，下面描述了本发明的滚压装置在模具上进行铺丝的操作，其中，该模具具有第一表面208和第二表面210，其中第一表面208和第二表面210具有共同的折边220，两个表面呈一定角度。当在第一表面208上铺丝时，主压辊202压着预浸丝212沿着第一表面208前进以压实预浸丝212，同时，辅助压辊206处于抬起状态。当该主压辊202的中心214前进到折线220时，主压辊202不立即翻折到第二表面210，主压辊202继续沿第一表面208的切线方向继续前进，在继续前进的过程中，主压辊202的中心共前进了距离d，同时使得部分预浸丝218延伸出第一表面208之外，如图5所示。这段距离与主压辊202的宽度W和铺丝角度θ有关：再前进的这段距离为：d＝w/(2*tgθ)。其中，当铺丝角度θ实际上为0°或90°时，主压辊202则不需再前进。
当主压辊202的中心前进完上述距离d后，铺丝头201翻折到模具的第二表面210。通过自身张力的作用，上述部分延伸出第一表面208之外的预浸丝218可以平整地覆盖到第二表面210上，如图6所示。此时，预浸丝218并没有通过主压辊202被压实到第二表面210上，因此，控制气缸204作动，使辅助压辊206下压，如图7所示。主压辊202继续铺放，该铺丝头201带动辅助压辊206向前运动，藉此，辅助压辊206将预浸丝218压实到第二表面210上，如图8所示。当预浸丝218被辅助压辊206全部压实后，控制气缸204作动，将辅助压辊206抬起，如图9所示。这样，就实现了自动铺丝设备对预浸丝在模具的折边部位的平整铺放。
本领域技术人员可以理解，主压辊202和辅助压辊206之间的距离被配置为：当对模具的相邻的第一表面208和第二表面210铺丝时，该距离不小于W/tgθ的距离以使得该辅助压辊206可以对铺设在第二表面210上的全部预浸丝进行压实动作；其中，W表示主压辊202的宽度，θ表示第一表面208和第二表面210的交线与预浸丝218之间的角度。也可以理解，该辅助压辊206的宽度与主压辊202的宽度相同。
本发明不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。示出以及描述的实施方式(的部分)的所有组合明确地理解为并入该说明书之内并且明确地理解为落入本发明的范围内。而且，在如权利要求书概括的本发明的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims (7)

1.一种自动铺设预浸丝的方法，其用于对模具的相邻的第一表面和第二表面铺丝，所述方法包括如下步骤：
(a)主压辊压置预浸丝并在第一表面上前进，以使预浸丝在纵向上完全铺设在第一表面上；
(b)主压辊压置预浸丝并离开第一表面，并在第一表面的切向方向上继续前进，以使预浸丝在横向上完全延伸出第一表面；
(c)主压辊压置延伸出第一表面的预浸丝在第二表面上；
(d)辅助压辊压实延伸出第一表面的预浸丝在第二表面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述主压辊压置预浸丝并离开第一表面的初始离开位置为当主压辊的中心落在第一表面和第二表面的交线时所述主压辊的所处的位置；所述主压辊在第一表面的切向方向上继续前进的距离为W/(2*tgθ)的距离，其中，W表示所述主压辊的宽度，θ表示所述预浸丝与所述交线的角度。
3.根据权利1所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述辅助压辊由气缸驱动。
4.一种自动铺设预浸丝的设备，其包括滚压装置，所述滚压装置具有铺丝头、主压辊、辅助压辊和驱动机构，其中，所述主压辊通过固定到所述铺丝头上的主压辊轴定位，所述辅助压辊由固定到所述驱动机构一端的辅助压辊轴定位，所述驱动机构的另一端固定到所述铺丝头上。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述驱动机构为可上下驱动的气缸。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述主压辊和所述辅助压辊之间的距离被配置为：当对模具的相邻的第一表面和第二表面铺丝时，不小于W/tgθ的距离；其中，W表示所述主压辊的宽度，θ表示所述第一表面和所述第二表面的交线与所述预浸丝之间的角度。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述辅助压辊的宽度与所述主压辊的宽度相同。
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