复合材料铺叠设备制造技术

公开了用于将多根各自具有一定长度的长纤维加固材料(14)敷贴于物品(12)上的复合材料铺叠设备(10)，设备(10)包括：支撑头(20)；剪切机构(22)，由所述的支撑头(20)承载，用于切断多根各自具有一定长度的长纤维加固材料(14)。剪切机构(22)包括：多个剪切元件(60)，连接到所述支撑头(20)上且相对于所述的支撑头(20)能够移动；以及盒体(65)，以能够移除的方式连接到支撑头(20)上且具有多个相应的反作用元件(76)，静止地安装于盒体(65)上。每个剪切元件(60)能够相对于相应的反作用元件(76)移位以执行剪切冲程，在剪切冲程中相应的剪切元件(60)和反作用元件(76)协作以切断延伸过形成于剪切元件与反作用元件之间形成的缝隙的一定长度的长纤维加固材料(14)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
本专利技术涉及用于将一定长度的长纤维加固材料敷贴于物品上的复合材料铺叠设备。复合纤维成分经常用于需要集轻量及强度与一身的应用中，例如运动设备以及在航空组件中。大多数的复合纤维制造工艺需要在铺叠过程中将连续的纤维加固材料层涂布于物品或模具上。基体材料或是预敷贴到纤维加固材料(预浸渍，或“预浸”)上，或是在加固材料于高压釜内或外的固化之前而后续地敷贴到加固材料上。近来制造业的发展已经允许自动执行铺叠过程了。三种示例性的自动复合制造过程为自动铺带(ATL)、自动铺丝(AFP)以及自动挂纱。简而言之，ATL涉及将包括纤维加固材料的带体敷贴到物品上。该带体通常包括预浸渍有基体材料(例如环氧树脂)的单向纤维。连续带体层通常以彼此不同的方向敷贴，以形成层状结构。带体通常通过敷贴辊敷贴于物品上。在AFP中，纤维加固材料以“丝束”的形式敷贴于物品上，其包括多根单纤维，或者多根“丝束”。“丝束”可以是从较宽带体上撕下的具有较窄宽度的带体。AFP通常更适合于具有高曲率或非均匀曲率的复杂部件。纤维通常是预浸渍有基体材料的或是从基体材料溶液中取出的。通常通过敷贴辊将一系列或一连串的“丝束”敷贴到物品上。自动挂纱与AFP的不同之处在于物品通常作为旋转的芯轴，而且铺叠设备通常横穿在芯轴上，以将承受拉力的纤维丝束敷贴到芯轴表面上。可以在芯轴的连续路径中调节丝束在芯轴上铺叠的角度，使得连续层彼此之间的铺叠角度不同，以形成层状结构并影响组件的性能(例如增强所制造的组件的抗压强度或抗张强度)。纤维丝束通常借助于芯轴与铺叠设备的敷贴辊之间的丝束中的张力敷贴到物品上。在上述所有的工艺中，均需要在过程结束时或在过程中的一个阶段结束时切断(或剪切)纤维加固材料(无论预浸渍与否)的丝束或带体。然而，公知的复合材料铺叠设备中所使用的剪切机构是庞大的，造成设备在尖端区也是庞大的。庞大的尖端区会限制可通过该设备将纤维加固材料敷贴到其上的物品的复杂性，这是由于可能无法操控该尖端区覆盖物品的高曲率或其他难以接近的部分。因此需要提供改进的复合材料铺叠设备，它的尖端区的体积更小，并且需要提供用于这种设备的改进的剪切机构。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了用于将多根一定长度的单股伸长加固纤维材料敷贴于物品上的复合材料铺叠设备，所述设备包括:支撑头；剪切机构，由所述支撑头承载，所述剪切机构用于切断多根各自具有一定长度的长纤维加固材料，所述剪切机构包括:多个剪切元件，连接到所述支撑头上且可相对于所述支撑头移动；以及盒体，所述盒体以能够移除的方式连接到所述支撑头上且具有多个相应的静止地安装于所述盒体上的反作用元件；其中，每个剪切元件能够相对于相应的反作用元件移位以执行剪切冲程，在剪切冲程中相应的剪切元件和反作用元件协作以切断延伸过形成于剪切元件与反作用元件之间的缝隙的一定长度的长纤维加固材料。“静止地”的含义是在使用中反作用元件不用移动来执行剪切冲程。多个剪切元件可与盒体分离。所述剪切机构可被构造成使得所述盒体可从所述支撑头上移除，以将所述反作用元件与所述剪切元件分开。所述剪切机构可包括盒体组件，所述盒体组件包括盒体和多个静止地安装于盒体上的反作用元件。所述剪切机构可构造成使得所述盒体组件能够从支撑头上移除，以使盒体组件与剪切元件分开。所述剪切机构可构造成使得盒体组件可独立于所述剪切元件而从支撑头上移除。所述盒体组件可以不具有移动部件。换言之，所述盒体组件可由布置成在设备的操作过程中相对于支撑头保持静止的部件组成。所述盒体可具有前面和背面。所述背面可在盒体连接到支撑头上时最接近剪切元件，使得所述剪切元件在剪切冲程中移动经过盒体的背面。所述前面可以最接近物品或最接近远离夹合区的设备的敷贴区，来自所述敷贴区的一定长度的纤维加固材料可被敷贴于物品上。所述反作用元件可移除地安装于所述盒体上。所述剪切元件由比反作用元件更硬的材料构成。所述盒体可包括多个引导导管，每个反作用元件邻近相应的引导导管布置，且所述引导导管可布置成引导纤维加固材料离开反作用元件和相对应的剪切元件之间的夹合区。其中，每个引导导管可具有从导管入口朝导管出口渐缩的轮廓。所述盒体可包括排出引导辊，所述排出引导辊布置成引导各自具一定长度的纤维加固材料离开盒体。每个反作用元件均可具有剪切边缘，且每个剪切元件均可具有剪切边缘。每个剪切元件的剪切边缘可相对于相对应的反作用元件的剪切边缘倾斜，使得在剪切冲程中，所述剪切元件和所述反作用元件以剪刀动作的形式协作。在剪切冲程中，每个反作用元件的剪切边缘可接触到相对应的剪切元件的剪切边缘所沿着的路径。所述反作用元件可以是大体上平的。所述盒体还可包括能够使每个反作用元件的剪切边缘朝向相对应的剪切元件弹性地偏移的调节机构。所述调节机构可包括多个调节螺钉，每个反作用元件对应一个调节螺钉。可转动每个调节螺钉以便作用于调节螺钉所对应的反作用元件上，由此使剪切边缘偏移。多个反作用元件可并排布置于至少一排中。可以有两排反作用元件。第一排反作用元件的剪切边缘可面向第二排反作用元件的剪切边缘。至少两个反作用元件可通过可移除式安装于盒体上的固定件而安装于盒体上。至少两个反作用元件分别可单独地移除式安装于所述固定件上。可以有两个固定件，而且每排反作用元件对应于各自的固定件。每个剪切元件均可连接到绕着枢轴线枢转的单独的延长臂上，所述延长臂可被布置成使剪切元件在剪切冲程的过程中沿着弧形路径移动。每个剪切元件的剪切边缘可大体上平行于相对应的枢轴线。每个反作用元件的剪切边缘可相对于相对应的枢轴线倾斜。根据本专利技术的一个方面，提供了用于在复合材料铺叠设备中的切断长纤维加固材料的剪切机构，所述剪切机构包括:剪切元件以及反作用元件，所述剪切元件和所述反作用元件协作协作以切断延伸过形成于剪切元件与反作用元件之间的缝隙的纤维加固材料，所述剪切元件安装于延长臂上，所述延长臂能够绕着与所述缝隙间隔开的枢轴线枢转，以使剪切元件相对于反作用元件移位而执行剪切冲程，所述机构还包括布置成引导纤维加固材料在垂直于枢轴线的供给方向上穿过所述缝隙的引导机构，以及用于在剪切冲程中驱动延长臂的致动装置，所述致动装置作用于所述延长臂上的远离剪切元件的位置处。所述致动装置可在所述枢轴线的一侧作用于延长臂上，且所述剪切元件可在所述枢轴线的另一侧安装于延长臂上。在枢轴线偏离延长臂的构造中，枢轴线的位置被看作是枢轴在延长臂上的垂直投影。所述延长臂可在大体上垂直于枢轴线的平面内延伸。所述引导机构可布置成沿着在大体垂直于枢轴线的平面内延伸的引导路径引导纤维加固材料，而且所述引导机构可沿着延长臂延伸。所述引导机构可包括导向通道，所述引导通道具有邻近所述缝隙区的出口。所述引导通道可形成于所述延长臂上。所述导向通道在其至少一部分的长度上可以是封闭的通道，在这种情况下，所述出口可以是槽。所述引导通道可具有能够在其一端枢转的可移除的盖体。所述剪切元件可定位成使得剪切元件的剪切边缘位于所述通道的端部。所述延长臂可包括用于接收第一剪切元件的槽。所述剪切元件的剪切边缘可具有出口唇缘的尖端。所述剪切元件可具有与通道的表面齐平的引导面，通道的表面在剪切元件的剪切边缘处终止。所述剪切元件可移除地安装于延长臂上，以便于更换剪切元件。所述剪切本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将多根各自具有一定长度的长纤维加固材料敷贴于物品上的复合材料铺叠设备，所述设备包括：支撑头；以及剪切机构，由所述支撑头承载，所述剪切机构用于切断多根各自具有一定长度的长纤维加固材料，所述剪切机构包括：盒体，所述盒体以能够移除的方式连接到所述支撑头上；多个剪切元件，所述多个剪切元件与所述盒体分离，并且接到所述支撑头上且能够相对于所述支撑头移动；以及多个相应的反作用元件，静止地安装于所述盒体上；其中，每个剪切元件能够相对于相应的反作用元件移位以执行剪切冲程，在剪切冲程中相应的剪切元件和反作用元件协作，以切断延伸过形成于剪切元件与反作用元件之间的缝隙的一定长度的长纤维加固材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·黛尔·约翰逊，拉尔夫·道格拉斯·科普，约翰·安东尼·库康，迈克尔·詹姆斯·凯斯，詹姆斯·汀格尔，
申请(专利权)人：复合材料技术和应用有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB