CN111136936A - 一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置，包含铺层装置、放料装置、预成型装置、热压装置和牵引装置；铺层装置将铺层预浸料铺叠在底层预浸料上并绕卷成料卷形成复合料轴；放料装置将各个复合料轴按预设的顺序进行堆叠后并在其上下表面放置脱模薄膜形成初步的预浸带胚料；预成型装置将初步的预浸带胚料由平直状态逐渐折弯变形成帽形型材的截面形状；热压装置将具有帽型型材截面形状的预浸带胚料加热加压固化成型；牵引装置将固化成型的制件带出热压模具，并将未固化的预浸带胚料带入热压模具。本发明具有更优异的力学性能，能够大大提高生产效率同时减少人为因素带来的误差，减少铺层过程中产生的褶皱问题。

Description

一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置

技术领域

本发明涉及热固性复合材料领域，尤其涉及一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置。

背景技术

预浸料拉挤成型是一种复合材料低成本自动化制造技术，其以预浸料为原材料，经过原料铺叠、预成型、热压以及后固化步骤制造特定形状复合材料型材；具有生产效率高、制品长度不受限制、制品孔隙率低、容易进行二次胶接等优点。

高性能复合材料飞机长桁中的典型铺层既包括0°铺层，也包括90°和±45°等非0°铺层。在拉挤过程中，0°铺层的预浸料可以承受拉挤牵引力和放料张力，而90°和±45°铺层不能承受拉挤牵引力和放料张力。因此，为了实现90°和±45°铺层的拉挤成型，这些铺层必须依附于0°铺层进行拉挤。

如果将所有的铺层全部提前铺叠在一起，则因为厚度过大不能卷绕到料筒上，实现较长制件的连续拉挤成型。因此需要将90°和±45°铺层分别铺叠到相邻的0度铺层上，然后进行连续拉挤成型。

采用拉挤工艺生产复合材料型材具有生产效率高、产品性能稳定、单向强度高的特点，但拉挤成型制品的不足在于其性能具有明显的方向性。而且采用手工铺层时，制件性能不稳定、可靠性差、效率低且拉挤设备试制出的产品表面容易出现褶皱及凹陷等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置，包含铺层装置、放料装置、预成型装置、热压装置和牵引装置；

所述铺层装置用于将铺层预浸料铺叠在底层预浸料上并绕卷成料卷，形成铺层预浸料和底层预浸料之间为预设角度的复合料轴；

所述放料装置用于将各个复合料轴按预设的顺序进行堆叠后并在其上下表面放置脱模薄膜形成初步的预浸带胚料，并将其输送至预成型装置；

所述预成型装置用于将初步的预浸带胚料由平直状态逐渐折弯变形成帽形型材的截面形状并送至热压装置；

所述热压装置用于将具有帽型型材截面形状的预浸带胚料加热加压固化成型；

所述牵引装置用于将固化成型的制件带出热压模具，并将未固化的预浸带胚料带入热压模具。

所述铺层装置包含底座、角度定位圆盘、第一定位销、第一驱动导轨、第二驱动导轨、第一导轨支架、第二导轨支架、第一至第四料轴、第一至第四电机、第一至第四料轴支架、第一和第二导向辊和铺带盘组件；

所述角度定位圆盘呈圆盘状，其下端面通过轴承和所述底座的上端面相连，能够相对于底座自由转动；所述角度定位圆盘的外缘周向均匀设有若干用于定位角度的通孔，所述底座上端面上设有用于和角度定位圆盘上通孔相配合的定位孔；所述第一定位销用于和所述定位孔、角度定位圆盘上的通孔相配合，以锁死角度定位圆盘相对于底座的转动角度；

所述第一驱动导轨、第二驱动导轨均包含直线导轨、驱动滑块、丝杠螺母、丝杠和直线驱动电机，其中，所述驱动滑块设置在直线导轨上，能够沿所述直线导轨自由滑动；所述丝杠和所述直线导轨平行设置，且丝杠两端通过轴承和直线导轨两端相连，使得丝杠能够相对直线导轨自由转动；所述直线驱动电机固定在所述直线导轨一端，其输出轴和所述丝杠的一端同轴固连；所述丝杠螺母设置在所述丝杠上、和所述丝杠螺纹相连，且丝杠螺母和所述驱动滑块固连；

所述第一驱动导轨、第二驱动导轨平行设置，分别通过第一导轨支架、第二导轨支架固定在所述角度定位圆盘上；

所述铺带盘组件设置在第一驱动导轨、第二驱动导轨之间，分别和第一驱动导轨的驱动滑块、第二驱动导轨的驱动滑块固连；所述铺带盘组件用于将铺层预浸料铺覆于底层预浸料上；

所述第一料轴和第二料轴结构相同、形状一致，分别通过第一料轴支架、第二料轴支架平行设置在所述底座的两侧，且第一料轴和第二料轴的两个端面对齐；所述第一导向辊和第二导向辊固定安装于底座的两侧；所述第一料轴用于放置底层预浸料卷；所述第一导向辊用于将第一料轴上的底层预浸料导向输送至角度定位圆盘上的角度定位圆盘进行铺层；所述第二导向辊用于将角度定位圆盘上完成铺层的预浸料导向输送至第二料轴收卷；

所述第三料轴、第四料轴平行设置于第一驱动导轨与第二驱动导轨之间，均垂直于第一驱动导轨；所述第三料轴通过第三料轴支架设置在所述第一导轨支架上，第四料轴通过第四料轴支架设置在所述第二导轨支架上；所述第三料轴用于输送铺层预浸料至铺带盘组件；所述第四料轴用于收卷第三料轴上预浸料背面揭掉的背衬纸；

所述第一至第四电机均为伺服电机，与所述第一至第四料轴一一对应设置、输出轴和其所对应料轴的转轴同轴固连，用于控制器对应料轴进行旋转；

所述铺带盘组件包括第一铺带辊气缸支架、第二铺带辊气缸支架、第一和第二铺带辊气缸、第一法兰盘、第二法兰盘、底盘、送带辊、第一送带辊气缸、第二送带辊气缸、第三法兰盘、第四法兰盘、第五电机、铺带辊、导向板、第二定位销、切刀支架、刀架、切刀和切刀气缸；

所述第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸分别通过第一铺带辊气缸支架、第二铺带辊气缸支架固定在所述第一驱动导轨、第二驱动导轨的驱动滑块上，第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸的输出轴均朝下且垂直于第一驱动导轨；

所述第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸的输出轴分别通过第一法兰盘、第二法兰盘和所述底盘固连，使得底盘所述角度定位圆盘上方且和角度定位圆盘呈预设的角度阈值；

所述铺带辊转轴的两端分别和所述第一法兰盘、第二法兰盘固连，位于底盘的一侧，铺带辊用于在驱动第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸时将铺层预浸料压在底层预浸料卷上；

所述第一送带辊气缸、第二送带辊气缸分别固定在所述底盘上端面远离铺带辊的一侧，输出轴垂直于底盘向上；所述送带辊转轴的两端分别通过第三法兰盘、第四法兰盘和所述第一送带辊气缸、第二送带辊气缸固连；所述送带辊用于在第一送带辊气缸、第二送带辊气缸时将铺层预浸料压在底盘上；

所述第五电机固定在所述第三法兰盘上，其输出轴和所述送带辊的转轴同轴固连，用于带动所述送带辊转动、将铺层预浸料输送至铺带辊；

所述导向板为半圆盘，设置在送带辊、铺带辊之间，其下端面圆心处通过轴承和所述的底盘上端面中心相连，能相对于底盘自由转动；所述底盘的外缘周向均匀设有若干用于定位角度的通孔，所述导向板上端面上设有用于和角度定位圆盘上通孔相配合的调节孔；所述第二定位销用于和所述调节孔、底盘上的通孔相配合，以锁死导线板相对于底盘的转动角度；

所述切刀支架固定在所述导向板上，和所述第一驱动导轨垂直；所述切刀支架上设有相互平行的第一斜槽、第二斜槽，且第一斜槽、第二斜槽内均设有能够自由滑动的斜槽滑块；

所述刀架分别设所述第一斜槽的斜槽滑块、第二斜槽的斜槽滑块固连，能够沿所述第一斜槽自由滑动；

所述切刀固定在所述刀架上，切刀平行于所述导向板且刀锋朝下垂直于所述导向板；

所述切刀气缸采用双向气缸，平行于所述第一斜槽设置在所述切刀支架上，其两端输出轴均和所述切刀支架固连、缸体和所述刀架固连，用于带动所述刀架进而带动所述切刀沿所述第一斜槽上下运动以切断铺层预浸料。

铺带盘组件的工作方法具体包括如下步骤：

步骤A.1），调节角度定位圆盘，使第一和第二直线导轨与底层预浸料呈预设角度，将切刀旋转至该设定夹角位置，抬起送带辊，将第三料轴上需铺覆的预浸料送入至铺带盘组件中，压下送带辊，切刀切断预浸料，保证预浸料断口与底层预浸料的边缘平行；

步骤A.2），将所述放置底层预浸料的第一和第二料轴均反转建立底层预浸料的张力，沿导轨方向的第三料轴反转建立需铺覆的预浸料的张力；

步骤A.3），将铺带辊首先移动到底层预浸料的始端，送带辊转动将需铺覆的预浸料传送至铺带辊位置，使得需铺覆的预浸料断口与底层预浸料边缘对齐，铺带辊下压将需铺覆的预浸料压实在底层预浸料上；

步骤A.4），铺带盘组件沿第一和第二直线导轨移动，铺带辊对预浸料进行铺覆，与此同时送带辊配合转动输送预浸料，在一道铺层即将完成前，切刀切断需铺覆的预浸料，铺带辊再沿导轨移动一段距离完成铺覆，铺带辊抬起回移至初始位置；

步骤A.5），转动第一和第二料轴，带动铺覆完成的预浸料层组前进一定距离，从而完成一个铺覆循环周期。

通过铺带盘组件不断铺层，形成铺层预浸料和底层预浸料之间为预设角度的复合料轴。

所述放料装置包含基板、N个复合料轴单元、第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元和矢量变频器，N为大于等于1的自然数；

所述复合料轴单元包含放料轴、背衬纸收卷轴、放料电机和收卷电机，其中，放料轴、背衬纸收卷轴均采用气胀轴，其一端均通过轴承和所述基板相连，能够相对所述基板自由转动；所述放料电机、收卷电机均固定在所述基板上，放料电机、收卷电机的输出轴分别和所述放料轴、背衬纸收卷轴同轴固连；所述放料轴用于固定复合料轴，所述背衬纸收卷轴用于剥离放料轴上复合料轴的被衬纸；

所述第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元均包含脱模薄膜料轴和脱模薄膜电机，其中，脱模薄膜料轴采用气胀轴，其一端通过轴承和所述基板相连，能够相对所述基板自由转动；所述脱模薄膜电机固定在所述基板上，脱模薄膜电机的输出轴和所述脱模薄膜轴同轴固连；所述脱模薄膜料轴用于固定脱模薄膜料轴；

所述矢量变频器分别和所述N个复合料轴单元的放料电机、N个复合料轴单元的收卷电机、第一脱模薄膜单元的脱模薄膜电机、第二脱模薄膜单元的脱模薄膜电机电气相连，用于控制和其相连的各个电机的速度；

所述N个复合料轴单元将其复合料轴按预设的顺序进行堆叠形成堆叠的预浸料，所述第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元在堆叠的预浸料上下表面脱模薄膜形成初步的预浸带胚料。

根据制品的几何尺寸及实际所需的力学性能，设计满足要求的铺层结构。若制品需要承受纵向载荷，则设计具有90°的铺层；若制件需要承受弯曲、扭转载荷，则设计具有±45°的铺层。制件的长度方向为0°方向，沿长度方向进行分段铺层设计。±45°和90°方向的纤维不能承受拉挤方向的放料张力，为了约束非0°方向纤维，需要将±45°和90°预浸料预先铺覆于0°方向的预浸料上。基于上述分析，将其设计为以下铺层结构[45/0/0/-45/90/-45/0/0/45]。预浸料依次经过多角度预浸料预铺层装置、放料装置、在预成型模具上自动铺叠成所需的层压板结构，再经过热压装置达到一定的固化度后经牵引装置拉出，连续拉挤出所需制品。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 相对于手工铺叠，多角度自动铺层采用预浸料预铺层设备，可以大大提高生产效率同时减少人为因素带来的误差；

2. 多角度铺层使所制产品具有更优异的力学性能，提高其使用性能；

3. 设备提供的张力可以减少铺层过程中产生的褶皱等问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是帽形长桁铺层示意图；

图3是铺带装置的结构示意图；

图4是铺带盘组件的结构示意图；

图5（a）是90°方向铺带动作原理图，图5（b）是45°方向铺带动作原理图，图5（c）是-45°方向铺带动作原理图；

图6是放料装置的结构示意图；

图7是放料装置的原理简图；

图8是帽形长桁拉挤成型的原理简图。

附图标记：1-直线导轨；2-直线导轨驱动电机；3-第一导轨支架；4-角度定位圆盘；5-角度定位孔；6-铺带辊气缸支架；7-铺带盘底盘；8-切刀气缸；9-刀架；10-切刀；11-切刀挡板；12-铺带辊；13-铺带辊气缸；14-送带辊；15-第三料轴；16-第四料轴；17-第四电机；18-第三电机；19-导向辊；20-第一料轴；21-第二料轴；22-铺带盘组件；23-底座；24-刀架组件；25-导向槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置，包含铺层装置、放料装置、预成型装置、热压装置和牵引装置；

所述铺层装置用于将铺层预浸料铺叠在底层预浸料上并绕卷成料卷，形成铺层预浸料和底层预浸料之间为预设角度的复合料轴；

所述放料装置用于将各个复合料轴按预设的顺序进行堆叠后并在其上下表面放置脱模薄膜形成初步的预浸带胚料，并将其输送至预成型装置；

所述预成型装置用于将初步的预浸带胚料由平直状态逐渐折弯变形成帽形型材的截面形状并送至热压装置；

所述热压装置用于将具有帽型型材截面形状的预浸带胚料加热加压固化成型；

所述牵引装置用于将固化成型的制件带出热压模具，并将未固化的预浸带胚料带入热压模具。

图2是帽形长桁铺层示意图。

如图3所示，所述铺层装置包含底座、角度定位圆盘、第一定位销、第一驱动导轨、第二驱动导轨、第一导轨支架、第二导轨支架、第一至第四料轴、第一至第四电机、第一至第四料轴支架、第一和第二导向辊和铺带盘组件；

所述角度定位圆盘呈圆盘状，其下端面通过轴承和所述底座的上端面相连，能够相对于底座自由转动；所述角度定位圆盘的外缘周向均匀设有若干用于定位角度的通孔，所述底座上端面上设有用于和角度定位圆盘上通孔相配合的定位孔；所述第一定位销用于和所述定位孔、角度定位圆盘上的通孔相配合，以锁死角度定位圆盘相对于底座的转动角度；

所述第一驱动导轨、第二驱动导轨均包含直线导轨、驱动滑块、丝杠螺母、丝杠和直线驱动电机，其中，所述驱动滑块设置在直线导轨上，能够沿所述直线导轨自由滑动；所述丝杠和所述直线导轨平行设置，且丝杠两端通过轴承和直线导轨两端相连，使得丝杠能够相对直线导轨自由转动；所述直线驱动电机固定在所述直线导轨一端，其输出轴和所述丝杠的一端同轴固连；所述丝杠螺母设置在所述丝杠上、和所述丝杠螺纹相连，且丝杠螺母和所述驱动滑块固连；

所述第一驱动导轨、第二驱动导轨平行设置，分别通过第一导轨支架、第二导轨支架固定在所述角度定位圆盘上；

所述铺带盘组件设置在第一驱动导轨、第二驱动导轨之间，分别和第一驱动导轨的驱动滑块、第二驱动导轨的驱动滑块固连；所述铺带盘组件用于将铺层预浸料铺覆于底层预浸料上；

所述第一料轴和第二料轴结构相同、形状一致，分别通过第一料轴支架、第二料轴支架平行设置在所述底座的两侧，且第一料轴和第二料轴的两个端面对齐；所述第一导向辊和第二导向辊固定安装于底座的两侧；所述第一料轴用于放置底层预浸料卷；所述第一导向辊用于将第一料轴上的底层预浸料导向输送至角度定位圆盘上的角度定位圆盘进行铺层；所述第二导向辊用于将角度定位圆盘上完成铺层的预浸料导向输送至第二料轴收卷；

所述第三料轴、第四料轴平行设置于第一驱动导轨与第二驱动导轨之间，均垂直于第一驱动导轨；所述第三料轴通过第三料轴支架设置在所述第一导轨支架上，第四料轴通过第四料轴支架设置在所述第二导轨支架上；所述第三料轴用于输送铺层预浸料至铺带盘组件；所述第四料轴用于收卷第三料轴上预浸料背面揭掉的背衬纸；

所述第一至第四电机均为伺服电机，与所述第一至第四料轴一一对应设置、输出轴和其所对应料轴的转轴同轴固连，用于控制器对应料轴进行旋转；

如图4所示，所述铺带盘组件包括第一铺带辊气缸支架、第二铺带辊气缸支架、第一和第二铺带辊气缸、第一法兰盘、第二法兰盘、底盘、送带辊、第一送带辊气缸、第二送带辊气缸、第三法兰盘、第四法兰盘、第五电机、铺带辊、导向板、第二定位销、切刀支架、刀架、切刀和切刀气缸；

所述第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸分别通过第一铺带辊气缸支架、第二铺带辊气缸支架固定在所述第一驱动导轨、第二驱动导轨的驱动滑块上，第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸的输出轴均朝下且垂直于第一驱动导轨；

所述第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸的输出轴分别通过第一法兰盘、第二法兰盘和所述底盘固连，使得底盘所述角度定位圆盘上方且和角度定位圆盘呈预设的角度阈值；

所述铺带辊转轴的两端分别和所述第一法兰盘、第二法兰盘固连，位于底盘的一侧，铺带辊用于在驱动第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸时将铺层预浸料压在底层预浸料卷上；

所述第一送带辊气缸、第二送带辊气缸分别固定在所述底盘上端面远离铺带辊的一侧，输出轴垂直于底盘向上；所述送带辊转轴的两端分别通过第三法兰盘、第四法兰盘和所述第一送带辊气缸、第二送带辊气缸固连；所述送带辊用于在第一送带辊气缸、第二送带辊气缸时将铺层预浸料压在底盘上；

所述第五电机固定在所述第三法兰盘上，其输出轴和所述送带辊的转轴同轴固连，用于带动所述送带辊转动、将铺层预浸料输送至铺带辊；

所述导向板为半圆盘，设置在送带辊、铺带辊之间，其下端面圆心处通过轴承和所述的底盘上端面中心相连，能相对于底盘自由转动；所述底盘的外缘周向均匀设有若干用于定位角度的通孔，所述导向板上端面上设有用于和角度定位圆盘上通孔相配合的调节孔；所述第二定位销用于和所述调节孔、底盘上的通孔相配合，以锁死导线板相对于底盘的转动角度；

所述切刀支架固定在所述导向板上，和所述第一驱动导轨垂直；所述切刀支架上设有相互平行的第一斜槽、第二斜槽，且第一斜槽、第二斜槽内均设有能够自由滑动的斜槽滑块；

所述刀架分别设所述第一斜槽的斜槽滑块、第二斜槽的斜槽滑块固连，能够沿所述第一斜槽自由滑动；

所述切刀固定在所述刀架上，切刀平行于所述导向板且刀锋朝下垂直于所述导向板；

所述切刀气缸采用双向气缸，平行于所述第一斜槽设置在所述切刀支架上，其两端输出轴均和所述切刀支架固连、缸体和所述刀架固连，用于带动所述刀架进而带动所述切刀沿所述第一斜槽上下运动以切断铺层预浸料。

铺带盘组件的工作方法具体包括如下步骤：

步骤A.1），调节角度定位圆盘，使第一和第二直线导轨与底层预浸料呈预设角度，将切刀旋转至该设定夹角位置，抬起送带辊，将第三料轴上需铺覆的预浸料送入至铺带盘组件中，压下送带辊，切刀切断预浸料，保证预浸料断口与底层预浸料的边缘平行；

步骤A.2），将所述放置底层预浸料的第一和第二料轴均反转建立底层预浸料的张力，沿导轨方向的第三料轴反转建立需铺覆的预浸料的张力；

步骤A.3），将铺带辊首先移动到底层预浸料的始端，送带辊转动将需铺覆的预浸料传送至铺带辊位置，使得需铺覆的预浸料断口与底层预浸料边缘对齐，铺带辊下压将需铺覆的预浸料压实在底层预浸料上；

步骤A.4），铺带盘组件沿第一和第二直线导轨移动，铺带辊对预浸料进行铺覆，与此同时送带辊配合转动输送预浸料，在一道铺层即将完成前，切刀切断需铺覆的预浸料，铺带辊再沿导轨移动一段距离完成铺覆，铺带辊抬起回移至初始位置；

步骤A.5），转动第一和第二料轴，带动铺覆完成的预浸料层组前进一定距离，从而完成一个铺覆循环周期。

通过铺带盘组件不断铺层，形成铺层预浸料和底层预浸料之间为预设角度的复合料轴。图5（a）是90°方向铺带动作原理图，图5（b）是45°方向铺带动作原理图，图5（c）是-45°方向铺带动作原理图。

如图6、图7所示，所述放料装置包含基板、N个复合料轴单元、第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元和矢量变频器，N为大于等于1的自然数；

所述复合料轴单元包含放料轴、背衬纸收卷轴、放料电机和收卷电机，其中，放料轴、背衬纸收卷轴均采用气胀轴，其一端均通过轴承和所述基板相连，能够相对所述基板自由转动；所述放料电机、收卷电机均固定在所述基板上，放料电机、收卷电机的输出轴分别和所述放料轴、背衬纸收卷轴同轴固连；所述放料轴用于固定复合料轴，所述背衬纸收卷轴用于剥离放料轴上复合料轴的被衬纸；

所述第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元均包含脱模薄膜料轴和脱模薄膜电机，其中，脱模薄膜料轴采用气胀轴，其一端通过轴承和所述基板相连，能够相对所述基板自由转动；所述脱模薄膜电机固定在所述基板上，脱模薄膜电机的输出轴和所述脱模薄膜轴同轴固连；所述脱模薄膜料轴用于固定脱模薄膜料轴；

所述矢量变频器分别和所述N个复合料轴单元的放料电机、N个复合料轴单元的收卷电机、第一脱模薄膜单元的脱模薄膜电机、第二脱模薄膜单元的脱模薄膜电机电气相连，用于控制和其相连的各个电机的速度；

所述N个复合料轴单元将其复合料轴按预设的顺序进行堆叠形成堆叠的预浸料，所述第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元在堆叠的预浸料上下表面脱模薄膜形成初步的预浸带胚料。

根据铺层装置的铺层特点，将如图2所示的帽形长桁的铺层角度顺序[45/0/0/-45/90/-45/0/0/45]分为4组分别进行铺层，具体为：[45/0]、[0/-45/90]、[-45/0]和[0/45]。在铺层装置上完成上述4组预浸料层组的铺叠后，依次取下料卷，最后将4组料卷套装在放料装置的预浸料放料轴上。

图6中，放料装置上复合料轴单元的放料轴（A1、A2、A3、A4）、复合料轴单元的背衬纸收卷轴（S1、S2、S3、S4）、第一脱模薄膜和第二脱模薄膜的脱模薄膜料轴（M1、M2）均通过轴承安装在底板上；此外，还设置了G1、G2、G3，分别为调节M1、M2、A4方向的调节轴。G1、G2、G3根据情况设置，也可以不设置。若由于铺层设计要求，帽形长桁的铺层顺序发生改变，可根据具体的铺层顺序对预浸料铺层进行分组，适当地增加或减少放料装置中的料轴，预浸料层组的铺叠原理不变，上述的分组只是针对其中一种具体的铺层顺序给出的分组方案。

牵引装置为动力装置，并与热压装置、放料装置的执行动作相互配合才能实现制件逐步往前移动的动作循环，即拉挤系统中步进式的工艺特点，帽形长桁拉挤成型的原理参照图8。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置，其特征在于，包含铺层装置、放料装置、预成型装置、热压装置和牵引装置；

所述铺层装置用于将铺层预浸料铺叠在底层预浸料上并绕卷成料卷，形成铺层预浸料和底层预浸料之间为预设角度的复合料轴；

所述放料装置用于将各个复合料轴按预设的顺序进行堆叠后并在其上下表面放置脱模薄膜形成初步的预浸带胚料，并将其输送至预成型装置；

所述预成型装置用于将初步的预浸带胚料由平直状态逐渐折弯变形成帽形型材的截面形状并送至热压装置；

所述热压装置用于将具有帽型型材截面形状的预浸带胚料加热加压固化成型；

所述牵引装置用于将固化成型的制件带出热压模具，并将未固化的预浸带胚料带入热压模具。

2.根据权利要求1所述的多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置，其特征在于，所述铺层装置包含底座、角度定位圆盘、第一定位销、第一驱动导轨、第二驱动导轨、第一导轨支架、第二导轨支架、第一至第四料轴、第一至第四电机、第一至第四料轴支架、第一和第二导向辊和铺带盘组件；

所述角度定位圆盘呈圆盘状，其下端面通过轴承和所述底座的上端面相连，能够相对于底座自由转动；所述角度定位圆盘的外缘周向均匀设有若干用于定位角度的通孔，所述底座上端面上设有用于和角度定位圆盘上通孔相配合的定位孔；所述第一定位销用于和所述定位孔、角度定位圆盘上的通孔相配合，以锁死角度定位圆盘相对于底座的转动角度；

所述第一驱动导轨、第二驱动导轨均包含直线导轨、驱动滑块、丝杠螺母、丝杠和直线驱动电机，其中，所述驱动滑块设置在直线导轨上，能够沿所述直线导轨自由滑动；所述丝杠和所述直线导轨平行设置，且丝杠两端通过轴承和直线导轨两端相连，使得丝杠能够相对直线导轨自由转动；所述直线驱动电机固定在所述直线导轨一端，其输出轴和所述丝杠的一端同轴固连；所述丝杠螺母设置在所述丝杠上、和所述丝杠螺纹相连，且丝杠螺母和所述驱动滑块固连；

所述第一驱动导轨、第二驱动导轨平行设置，分别通过第一导轨支架、第二导轨支架固定在所述角度定位圆盘上；

所述铺带盘组件设置在第一驱动导轨、第二驱动导轨之间，分别和第一驱动导轨的驱动滑块、第二驱动导轨的驱动滑块固连；所述铺带盘组件用于将铺层预浸料铺覆于底层预浸料上；

所述第一料轴和第二料轴结构相同、形状一致，分别通过第一料轴支架、第二料轴支架平行设置在所述底座的两侧，且第一料轴和第二料轴的两个端面对齐；所述第一导向辊和第二导向辊固定安装于底座的两侧；所述第一料轴用于放置底层预浸料卷；所述第一导向辊用于将第一料轴上的底层预浸料导向输送至角度定位圆盘上的角度定位圆盘进行铺层；所述第二导向辊用于将角度定位圆盘上完成铺层的预浸料导向输送至第二料轴收卷；

所述第三料轴、第四料轴平行设置于第一驱动导轨与第二驱动导轨之间，均垂直于第一驱动导轨；所述第三料轴通过第三料轴支架设置在所述第一导轨支架上，第四料轴通过第四料轴支架设置在所述第二导轨支架上；所述第三料轴用于输送铺层预浸料至铺带盘组件；所述第四料轴用于收卷第三料轴上预浸料背面揭掉的背衬纸；

所述第一至第四电机均为伺服电机，与所述第一至第四料轴一一对应设置、输出轴和其所对应料轴的转轴同轴固连，用于控制器对应料轴进行旋转；

所述铺带盘组件包括第一铺带辊气缸支架、第二铺带辊气缸支架、第一和第二铺带辊气缸、第一法兰盘、第二法兰盘、底盘、送带辊、第一送带辊气缸、第二送带辊气缸、第三法兰盘、第四法兰盘、第五电机、铺带辊、导向板、第二定位销、切刀支架、刀架、切刀和切刀气缸；

所述第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸分别通过第一铺带辊气缸支架、第二铺带辊气缸支架固定在所述第一驱动导轨、第二驱动导轨的驱动滑块上，第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸的输出轴均朝下且垂直于第一驱动导轨；

所述第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸的输出轴分别通过第一法兰盘、第二法兰盘和所述底盘固连，使得底盘所述角度定位圆盘上方且和角度定位圆盘呈预设的角度阈值；

所述铺带辊转轴的两端分别和所述第一法兰盘、第二法兰盘固连，位于底盘的一侧，铺带辊用于在驱动第一铺带辊气缸、第二铺带辊气缸时将铺层预浸料压在底层预浸料卷上；

所述第一送带辊气缸、第二送带辊气缸分别固定在所述底盘上端面远离铺带辊的一侧，输出轴垂直于底盘向上；所述送带辊转轴的两端分别通过第三法兰盘、第四法兰盘和所述第一送带辊气缸、第二送带辊气缸固连；所述送带辊用于在第一送带辊气缸、第二送带辊气缸时将铺层预浸料压在底盘上；

所述第五电机固定在所述第三法兰盘上，其输出轴和所述送带辊的转轴同轴固连，用于带动所述送带辊转动、将铺层预浸料输送至铺带辊；

所述导向板为半圆盘，设置在送带辊、铺带辊之间，其下端面圆心处通过轴承和所述的底盘上端面中心相连，能相对于底盘自由转动；所述底盘的外缘周向均匀设有若干用于定位角度的通孔，所述导向板上端面上设有用于和角度定位圆盘上通孔相配合的调节孔；所述第二定位销用于和所述调节孔、底盘上的通孔相配合，以锁死导线板相对于底盘的转动角度；

所述切刀支架固定在所述导向板上，和所述第一驱动导轨垂直；所述切刀支架上设有相互平行的第一斜槽、第二斜槽，且第一斜槽、第二斜槽内均设有能够自由滑动的斜槽滑块；

所述刀架分别设所述第一斜槽的斜槽滑块、第二斜槽的斜槽滑块固连，能够沿所述第一斜槽自由滑动；

所述切刀固定在所述刀架上，切刀平行于所述导向板且刀锋朝下垂直于所述导向板；

所述切刀气缸采用双向气缸，平行于所述第一斜槽设置在所述切刀支架上，其两端输出轴均和所述切刀支架固连、缸体和所述刀架固连，用于带动所述刀架进而带动所述切刀沿所述第一斜槽上下运动以切断铺层预浸料。

3.根据权利要求1所述的多角度铺层设计帽形长桁预浸料拉挤成型装置，其特征在于，所述放料装置包含基板、N个复合料轴单元、第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元和矢量变频器，N为大于等于1的自然数；

所述复合料轴单元包含放料轴、背衬纸收卷轴、放料电机和收卷电机，其中，放料轴、背衬纸收卷轴均采用气胀轴，其一端均通过轴承和所述基板相连，能够相对所述基板自由转动；所述放料电机、收卷电机均固定在所述基板上，放料电机、收卷电机的输出轴分别和所述放料轴、背衬纸收卷轴同轴固连；所述放料轴用于固定复合料轴，所述背衬纸收卷轴用于剥离放料轴上复合料轴的被衬纸；

所述第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元均包含脱模薄膜料轴和脱模薄膜电机，其中，脱模薄膜料轴采用气胀轴，其一端通过轴承和所述基板相连，能够相对所述基板自由转动；所述脱模薄膜电机固定在所述基板上，脱模薄膜电机的输出轴和所述脱模薄膜轴同轴固连；所述脱模薄膜料轴用于固定脱模薄膜料轴；

所述矢量变频器分别和所述N个复合料轴单元的放料电机、N个复合料轴单元的收卷电机、第一脱模薄膜单元的脱模薄膜电机、第二脱模薄膜单元的脱模薄膜电机电气相连，用于控制和其相连的各个电机的速度；

所述N个复合料轴单元将其复合料轴按预设的顺序进行堆叠形成堆叠的预浸料，所述第一脱模薄膜单元、第二脱模薄膜单元在堆叠的预浸料上下表面脱模薄膜形成初步的预浸带胚料。

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