本发明专利技术涉及一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置与方法，包括铺粉套筒、制料模具、纤维排布模具、制料腔体、支撑架、定量旋转组件和顶出组件，顶出组件用于完成高精度顶出从而实现复合材料纤维层间距精度可控，纤维排布模具用于完成纤维预排布，制料模具采用开放式的结构设计，可以在制料的过程中将使用过后的排布模具快速取出，加速复合材料的制备流程，能够快速高效地完成复合材料的制备；采用基于棘轮结构的定量旋转组件通过棘轮棘爪的配合实现定量的旋转运动，实现了纤维的花样排布能够制备连续纤维花样排布增强复合材料，提高了复合材料的综合性能，采用可拆卸连接的纤维排布模具可以将使用完的模具分开并取出提高复合材料的制备效率。材料的制备效率。材料的制备效率。
【技术实现步骤摘要】
一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置与方法
[0001]本专利技术涉及复合材料制备
，特别涉及一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置与方法。
技术介绍
[0002]纤维增强复合材料凭借其优异的性能受到广泛关注，如以碳纤维和SiO2为增强相、SiC为基体的复合材料在航空航天发动机的领域应用十分广泛，常常被用于火箭发动机、火箭天线罩等材料。但是由于纤维增强复合材料的特殊性质，其力学性能与纤维物理性能及纤维在基体的分布状态密切相关。
[0003]目前，大部分基体材料为粉体的纤维增强复合材料都是通过人工或机械预先将纤维排布至模具上，再通过特定的设备进行纤维铺放、基体粉末铺放、压实等步骤实现复合材料的制备。
[0004]多层纤维的排布中每层纤维之间都要形成一定的角度，现有技术中通过手动调节转动环实现每层纤维排布模具的转动，但是，这种旋转方式精度不高，不容易实现多种花样的排布。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置与方法，能够配合纤维排布模具实现高效、规模化地制备基体为粉末的连续纤维可控排布增强复合材料，从而实现复合材料的大批量制备，并尽可能减少制备过程中对纤维的损伤和实现材料制备过程中纤维的分布状态与间距的可控，这可以极大程度上提高综合力学性能优异的连续纤维增强复合材料被制备并广泛应用。
[0006]本专利技术提供的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，包括制料模具，其内部设置有铺粉套筒，还包括：
[0007]纤维排布模具，设置在铺粉套筒的底部，与铺粉套筒可拆卸连接，所述制料模具的外周面开设有操作窗口；
[0008]定量旋转组件，设置在铺粉套筒的顶部，其包括：固定板，固定设置在铺粉套筒的上方；棘轮，设置在固定板的底部，与固定板转动连接；转动档杆，设置在棘轮和固定板之间，其一端与固定板转动连接，另外一端延伸出固定板；第一棘爪，设置在棘轮的一侧，其前端与棘轮啮合，后端与转动档杆转动连接；第二棘爪，设置在棘轮的一侧，其前端与棘轮啮合，后端与固定板转动连接。
[0009]优选的，所述纤维排布模具包括左排布模具和右排布模具，二者相对设置形成圆环状，且二者可拆卸连接，其表面均开设有若干个定位凹槽。
[0010]优选的，所述制料模具的底部固定连接有制料腔体，制料腔体的内部与制料模具的内部上下相通，制料腔体的底部固定连接有支撑架，所述固定板的底部与支撑架的顶部可拆卸连接，所述制料模具的内底部开设有容纳槽，容纳槽的内径与纤维排布模具的外径
匹配。
[0011]优选的，所述制料腔体内部设置有顶出块，制料腔体的顶部设置有顶出组件，顶出组件的输出端与顶出块可拆卸连接。
[0012]优选的，所述顶出组件包括竖直设置的丝杠，其上螺纹套装有丝杠螺母，所述丝杠的下端连接有驱动机构，上端套设有中空的顶杆，顶杆上下滑动地设置在制料腔体的内部，顶杆的上端与顶出块可拆卸连接，下端与丝杠螺母固定连接。
[0013]优选的，所述驱动机构包括装配箱，其内部转动架设有互相啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮的旋转轴一端延伸至装配箱外部，第二齿轮的上端延伸出装配箱与丝杠固定连接，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径。
[0014]一种制备纤维花样排布增强复合材料的方法，包括以下步骤：
[0015]S1、将纤维预排布至纤维排布模具上；
[0016]S2、将顶杆调节至初始位置，通过铺粉套筒在顶块表面铺一层基体粉末并压实；
[0017]S3、将排布好纤维的纤维排布模具按照设定角度定位至制料模具内基体粉末的上方；
[0018]S4、继续通过铺粉套筒在纤维表面铺放一层基体粉末并压实；
[0019]S5、取下铺粉套筒，用压块将纤维与基体粉末压实并固定，通过环状刀片将连续纤维切断从而与纤维排布模具分开；
[0020]S6、将纤维排布模具分成两部分并通过制料模具的操作窗口取出；
[0021]S7、旋转旋转轴使顶杆下降；
[0022]S8、将排布好纤维的纤维排布模具放置在制料模具内基体粉末的上方；
[0023]S9、将铺粉套筒安装至纤维排布模具上，同时将定量旋转组件安装至铺粉套筒上，拨动转动档杆使纤维排布模具转动设定的角度；
[0024]S10、重复上述步骤S3～S9直至最后一次铺粉压实过程，将制料模具与制料腔体分开，此时将顶出块与制料腔体、压块放置于压力机上进行初步预压，得到纤维花样排布增强复合材料预制品；
[0025]S11、将顶出块、制料腔体、压块和其中的复合材料预制品组合放置于热压炉中烧结，得到纤维花样排布增强复合材料。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置与方法，其有益效果是：
[0027]1、该装置采用的制料模具采用开放式的结构设计，可以在制料的过程中将使用过后的排布模具快速取出，加速复合材料的制备流程，从而能够快速高效地完成复合材料的制备；采用基于棘轮结构的定量旋转组件通过棘轮棘爪的配合实现定量的旋转运动，实现了纤维的花样排布从而能够制备连续纤维花样排布增强复合材料，提高了复合材料的综合性能。
[0028]2、本专利技术的复合材料制备装置结构简单，可以根据不同规格的复合材料定制不同的制料模具，从而可以根据不同需求制备不同形状规格的复合材料。
[0029]3、本专利技术采用分体式可拆卸连接的纤维排布模具可以快速地将使用完的模具分开并取出从而提高复合材料的制备效率，并且由于纤维排布模具结构简单，易实现标准化，从而可以实现大规模量产，降低成本并且提高效率。
[0030]4、本专利技术通过采用与减速器结构类似的顶出组件可以将顶出的精度得到控制从而实现顶杆的高精度移动，顶杆的高精度移动能够实现复合材料的纤维层间距的控制，从而提高了复合材料的综合性能。
附图说明
[0031]图1为本专利技术装置整体结构示意图；
[0032]图2为本专利技术纤维排布模具示意图；
[0033]图3为本专利技术定量旋转组件结构图；
[0034]图4为本专利技术的剖视图；
[0035]图5为复合材料制备流程图。
[0036]附图标记说明：
[0037]1、弹簧固定销，2、棘爪固定销，3、棘爪，4、棘轮，5、铺粉套筒，6、制料模具，7、纤维排布模具，701、左排布模具，702、右排布模具，8、纤维排布模具固定销，9、排布模具固定螺栓，10、制料腔体，11、支撑架，12、顶杆固定螺栓，13、丝杠螺母，14、旋转轴，15、盖板固定螺栓，16、盖板，17、第一齿轮，18、装配箱，19、固定板，20、转动档杆，21、棘轮机构轴承，22、旋转组件固定销，23、顶出块，24、顶杆，25、丝杠，26、第二齿轮，27、顶出组件轴承，28、弹簧。
具体实施方式
[0038]下面结合附图1至图5，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，包括制料模具(6)，其内部设置有铺粉套筒(5)，其特征在于，还包括：纤维排布模具(7)，设置在铺粉套筒(5)的底部，与铺粉套筒(5)可拆卸连接，所述制料模具(6)的外周面开设有操作窗口；定量旋转组件，设置在铺粉套筒(5)的顶部，其包括：固定板(19)，固定设置在铺粉套筒(5)的上方；棘轮(4)，设置在固定板(19)的底部，与固定板(19)转动连接；转动档杆(20)，设置在棘轮(4)和固定板(19)之间，其一端与固定板(19)转动连接，另外一端延伸出固定板(19)；第一棘爪，设置在棘轮(4)的一侧，其前端与棘轮(4)啮合，后端与转动档杆(20)转动连接；第二棘爪(3)，设置在棘轮(4)的一侧，其前端与棘轮(4)啮合，后端与固定板(19)转动连接。2.如权利要求1所述的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，其特征在于，所述纤维排布模具(7)包括左排布模具(701)和右排布模具(702)，二者相对设置形成圆环状，且二者可拆卸连接，其表面均开设有若干个定位凹槽。3.如权利要求1所述的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，其特征在于，所述第一棘爪和第二棘爪(3)均通过弹性件与固定板(19)连接。4.如权利要求2所述的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，其特征在于，所述制料模具(6)的底部固定连接有制料腔体(10)，制料腔体(10)的内部与制料模具(6)的内部上下相通，制料腔体(10)的底部固定连接有支撑架(11)，所述固定板(19)的底部与支撑架(11)的顶部可拆卸连接，所述制料模具(6)的内底部开设有容纳槽，容纳槽的内径与纤维排布模具(7)的外径匹配。5.如权利要求4所述的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，其特征在于，所述制料腔体(10)内部设置有顶出块(23)，制料腔体(10)的顶部设置有顶出组件，顶出组件的输出端与顶出块(23)可拆卸连接。6.如权利要求5所述的一种制备纤维花样排布增强复合材料的装置，其特征在于，所述顶出组件包括竖直设置的丝杠(...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪妮，黄埼，刘一佛，张军，郭延宇，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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