本发明专利技术公开了一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置及工艺，所述生产线装置包括自动送料纠偏架、自动真空吸附裁床、搬运及焊接六轴机器人、叠层预成型平台，还包括：机器人真空吸咐、点焊枪装置，安装在搬运及焊接六轴机器人第六轴上，用于搬运、焊接叠层预浸料片材；预浸片材视觉对位、纠正装置，安装在叠层预成型平台上，用于精密控制预浸片材的尺寸位置与纤维角度方向；叠层真空吸咐台装置，安装在叠层预成型平台上，用于吸咐固定叠层中的预浸片材；超声点焊控制器装置，安装在叠层预成型平台内，用于控制机器人真空吸咐、点焊枪装置。本发明专利技术实现了轻量化汽车前地板预浸片材叠层成型的高效率低成本制造。叠层成型的高效率低成本制造。叠层成型的高效率低成本制造。
【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置及工艺
[0001]本专利技术涉及轻量化复合材料制造
，具体涉及一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置及工艺。
技术介绍
[0002]现代汽车设计有安全、舒适、节能和环保4项基本要求。碳纤维复合材料是新能源汽车必不可少的结构材料。汽车工业采用碳纤维复合材料替代金属材料，是提高汽车性能、实现汽车轻量化和节能减排的有效途径，已成为当前汽车设计的最重要发展方向。
[0003]碳纤维复合材料制作的汽车结构件、覆盖件、内饰等，可实现减重30％左右。高性能碳纤维制作的复合材料，其拉伸强度和层间剪切强度均较高，界面结构和性能优良，因此在汽车领域特别是新能源汽车上应用潜力巨大。随着宝马公司最新款电动汽车i3的正式上市(该车采用全碳纤维复合材料制成的车架重量仅为120kg)，势必将加速碳纤维在汽车行业特别是在电动汽车、混合动力车、CNG汽车等新能源汽车领域的应用。
[0004]由于碳纤维复合材料代替了原先汽车钢质材料结构件，而原先的汽车钢质结构件设计上通过点焊将零件翻边与其它的部件进行连接来实现提高结构强度与承载能力。碳纤维复合材料提高结构强度与承载能力的方式只有采用局部补强工艺来提高结构强度与承载能力，特别碳纤维汽车前地板结构件中的手刹区域、脚踏区域、充电器托盘区域设计上，都需要进行局部结构加厚或者在加厚基础上再通过改变纤维方向铺放方式来提高结构件强度与承载能力。
[0005]送料机是借助机器运动的作用力加力于材料，对材料进行运动运输的机器。送料机是轻工行业、重工业不可缺少的设备。随着技术的发展，自动纠偏送料机已经较为普及。
技术实现思路
[0006]针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，集自动送料纠偏架、自动真空吸附裁床、搬运及焊接六轴机器人、叠层预成型平台为一体的生产线，从而实现轻量化汽车前地板预浸片材叠层成型的高效率低成本制造。
[0007]一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，包括自动送料纠偏架、自动真空吸附裁床、搬运及焊接六轴机器人、叠层预成型平台，还包括：
[0008]机器人真空吸咐、点焊枪装置，安装在所述搬运及焊接六轴机器人第六轴上，用于搬运、焊接叠层预浸料片材；
[0009]预浸片材视觉对位、纠正装置，安装在所述叠层预成型平台上，用于精密控制预浸片材的尺寸位置与纤维角度方向；
[0010]叠层真空吸咐台装置，安装在所述叠层预成型平台上，用于吸咐固定叠层中的预浸片材；
[0011]超声点焊控制器装置，安装在所述叠层预成型平台内，用于控制机器人真空吸咐、
点焊枪装置。
[0012]自动送料纠偏架用于放置预浸卷筒片材，并带有自动跟踪纠偏功能，使得裁床牵引放卷过程中，预浸片材不会跑偏。
[0013]自动真空吸附裁床包括带有智能真空吸附功能的裁切台面，用于将展开后的预浸片材平整吸附在裁床台面上，整个裁切过程按事先规划设计好的叠层铺放方案进行全自动裁切。
[0014]搬运及焊接六轴机器人上的机器人真空吸咐、点焊枪装置吸取收料，搬运至预浸片材视觉对位、纠正装置上方进行尺寸位置与纤维角度方向的调整，最后搬移到叠层真空吸咐台装置上，进行叠层点焊。
[0015]为了提高自动化程度、提高工作效率，作为优选，所述机器人真空吸咐、点焊枪装置包括：海绵真空吸盘、吸台底座、超声波点焊枪装置、距离感应传感器以及机器人第六轴联接座架，所述海绵真空吸盘粘接在吸台底座底面，所述超声波点焊枪装置通过升降滑台控制点焊枪沿轴向运动，机器人第六轴联接座架与吸台底座相连固定在搬运及焊接六轴机器人上。
[0016]作为优选，所述吸台底座包括：带有密封条的吸盘体、安装在吸盘体上的密封盖板、以及安装在密封盖板上的抽真空胶管接头。
[0017]作为优选，所述吸盘体内部为中空结构，有利于形成真空腔体，整个面能有足够的真空抽力，底部设置有38组真空吸咐孔，四周设计有环形密封槽，密封条与密封槽紧密贴合，密封盖板安装面采用凹面沉台设计深度10mm，海棉真空吸盘安装面采用凹面沉台设计深度4mm。
[0018]为了提高控制精度，作为优选，所述吸台底座上安装有距离感应传感器，用于检测吸台底座底平面与工作台面之间的距离。
[0019]为了实现紧凑型、模块化结构设计，作为优选，所述叠层真空吸咐台装置包括真空吸台、抽风管和旋涡风机，所述真空吸台安装在叠层预成型平台上，底部通过抽风管与设于叠层预成型平台内的旋涡风机连接。
[0020]作为优选，所述真空吸台还包括在吸台面上的多组抽风小孔，有利于产生真空吸力。
[0021]作为优选，所述预浸片材视觉对位、纠正装置包括：安装在叠层预成型平台上的视觉检测相机、安装在视觉检测相机上方的防护玻璃以及布置在视觉检测相机两侧的光源模组，用于打光照射的预浸片材。
[0022]进一步优选，所述光源模组安装在叠层预成型平台上的支架上，两端设置锁紧轴座，用于根据光源的照射角度进行任意角度转动调节。
[0023]本专利技术还提供了一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线工艺，使用所述的纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，包括：
[0024]自动送料纠偏架上放置预浸卷筒片材，在自动跟踪纠偏功能作用下，自动真空吸附裁床牵引放卷预浸卷筒片材，预浸片材在自动真空吸附裁床上真空吸附并自动裁切后，机器人真空吸咐、点焊枪装置吸取收料，搬运至预浸片材视觉对位、纠正装置上方进行尺寸位置与纤维角度方向的调整，最后搬移到叠层真空吸咐台装置上，进行叠层点焊。
[0025]作为优选，所述超声点焊控制器装置控制超声焊接时间，相同树脂，厚度为0.2～
0.5mm的预浸片材设置焊接时间0.8～0.9秒，厚度小于0.2mm的预浸片材设置焊接时间1.0～1.1秒。
[0026]为了提高预浸片材叠层成型控制精度，作为优选，所述预浸片材视觉对位、纠正装置控制预浸片材的尺寸位置与纤维角度方向的方法为：
[0027]设置图形基准标定值E，再根据预浸片材的实际值F和图形基准标定值E进行比对，通过中心点位置计算与边缘夹角计算后，再通过PLC系统控制搬运及焊接六轴机器人进行运动调整，从而实现预浸片材叠层成型的精密控制，具体控制过程如下：
[0028](1)设定初始图形中心点坐标位置值X0、Y0，图形上端边缘与X轴方向角度A0；
[0029](2)下一个视觉检测图形中心点坐标值X1、Y1，以及图形上端边缘与X轴方向夹角A1；
[0030](3)计算X＝X1-X0，Y＝Y1-Y0，A＝A1-A0，其中正数表示顺时针旋转，负数表示逆时针旋转；
[0031](4)控制搬运及焊接六轴机器人进行坐标位置及角度调整。
[0032]为了提高碳纤维汽车前地板局部铺层强度与承载能力，作为优选，所述预浸片材叠层方式包括：0度纤维方向预浸片材，45度纤维方向预浸片材，90度纤维方向预浸片材的叠层顺序方式，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，包括自动送料纠偏架、自动真空吸附裁床、搬运及焊接六轴机器人、叠层预成型平台，其特征在于，还包括：机器人真空吸咐、点焊枪装置，安装在所述搬运及焊接六轴机器人第六轴上，用于搬运、焊接叠层预浸料片材；预浸片材视觉对位、纠正装置，安装在所述叠层预成型平台上，用于精密控制预浸片材的尺寸位置与纤维角度方向；叠层真空吸咐台装置，安装在所述叠层预成型平台上，用于吸咐固定叠层中的预浸片材；超声点焊控制器装置，安装在所述叠层预成型平台内，用于控制机器人真空吸咐、点焊枪装置。2.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，其特征在于，所述机器人真空吸咐、点焊枪装置包括：海绵真空吸盘、吸台底座、超声波点焊枪装置、距离感应传感器以及机器人第六轴联接座架，所述海绵真空吸盘粘接在吸台底座底面，所述超声波点焊枪装置通过升降滑台控制点焊枪沿轴向运动，机器人第六轴联接座架与吸台底座相连固定在搬运及焊接六轴机器人上。3.根据权利要求2所述的纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，其特征在于，所述吸台底座包括：带有密封条的吸盘体、安装在吸盘体上的密封盖板、以及安装在密封盖板上的抽真空胶管接头。4.根据权利要求2所述的纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，其特征在于，所述吸台底座上安装有距离感应传感器，用于检测吸台底座底平面与工作台面之间的距离。5.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，其特征在于，所述叠层真空吸咐台装置包括真空吸台、抽风管和旋涡风机，所述真空吸台安装在叠层预成型平台上，底部通过抽风管与设于叠层预成型平台内的旋涡风机连接。6.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性预浸片材叠层成型生产线装置，其特征在于，所述预浸片材视觉对位、纠正装置包括：安装在叠层预成型平台上的视觉检测相机、安装在视觉检测相机上方的防护玻璃以及布置在视觉检测相机两侧的光...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯雄峰，刘东，陈明达，祝颖丹，范逸闻，王涛，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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