复合材料单面双线缝合装置的制作方法

本发明涉及一种复合材料缝合设备，具体涉及一种复合材料单面双线缝合装置。

背景技术：

复合材料，尤其是树脂基复合材料，由于具备轻质高性能、可塑性强、耐腐蚀抗疲劳、易于大件整体成型、具有特殊的电磁性能和吸波隐身等优点，逐渐运用到航空航天、航海、汽车工业以及民用行业等各个领域。树脂基复合材料多为铺层结构，层与层之间仅靠树脂结合，遇冲击后易产生不可见损伤进而产生裂纹扩展成分层，大大削弱整体强度和性能，引进缝合技术在铺层厚度方向引入增强纤维能够有效地加强层间结合力，可以减少分层损伤的出现或扩展。缝合技术还可运用于整体成型，减少预浸料成形步骤、节约工时，亦可作为一种连接技术，相较胶接稳定性更好，相较机械连接减少了金属连接件的数量，减轻质量和减少应力集中。

现有的复合材料缝合设备多为双面双线缝合设备，相当于家用缝纫机的放大版，这种设备只能将制件放在缝纫头和缝纫台之间，只能缝合平面薄体，对于曲率多变或有一定厚度的制件不适用，应用范围十分受限。现有的复合材料单面缝合技术不多，仅有勾挑双针配合的oss单边缝合技术，利用双针勾挑单线进行绞结成链，原理与双线链式缝合相似，oss单边缝合技术存在以下问题：1)该技术利用单线自行纠结约束，这种结构具有不稳定性，拉扯时容易松散，而且在工件表面会形成链形线结，容易引起应力集中，在固化时容易形成树脂富集，降低成型质量；2)该技术必须使制件底部留有空间，保证引入缝线能顺利形成线圈被挑线针挑起，对制件体内缝合不适用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种复合材料单面双线缝合装置，该装置能够对具有复杂外形曲面或具有一定厚度平面的纤维铺层复合材料制件进行单面缝合并在表面形成锁式线迹，形成的线迹平滑、没有线结、结构稳定可靠。

本发明所采用的技术方案是：

一种复合材料单面双线缝合装置，包括能够前后摆动的扯线杆、能够旋转的旋梭以及能够上下运动的引线针和挑线针，扯线杆上设有线孔，旋梭的梭尖水平向下，引线针工作端设有针孔并且在针孔上方设有凸起，凸起上设有凹槽，挑线针工作端为斜面并且在斜面上方设有钩槽，面线从存放处伸出依次穿过线孔、针孔和凹槽，底线存放在旋梭的梭心套内并从梭心套伸出，引线针和挑线针运动至下极限时，引线针和挑线针相交、挑线针通过斜面插入面线与引线针之间，引线针和挑线针运动至上极限时，钩槽将面线挑起形成面线圈、梭尖到达挑线针下方勾住面线圈，梭尖带动面线圈旋转一圈锁紧底线时，引线针和挑线针先向下运动后向上运动、扯线杆先前摆放线后后摆扯线。

进一步地，引线针和挑线针分别设在引线针管和挑线针管上，引线针管和挑线针管均设在在滑轨上并且分别与引线杆和挑线杆铰接，引线杆和挑线杆分别与引线曲柄和挑线曲柄铰接，引线曲柄和挑线曲柄分别安装在引线轴和挑线轴上，引线轴一端与电机连接，引线轴和挑线轴通过带连接。

进一步地，挑线轴上设有锥齿轮，锥齿轮与锥齿轮轴的一端啮合形成等速锥齿轮传动，旋梭安装在旋梭轴上，锥齿轮轴和旋梭轴通过带连接。

进一步地，引线轴或挑线轴上设有圆柱凸轮，扯线杆上设有销，销的一端与圆柱凸轮上的凹槽配合。

进一步地，引线轴和挑线轴支撑在对开式轴承座上。

进一步地，梭壳包括外梭壳、梭架和梭芯套，梭架可旋转的卡在外梭壳上，梭芯套固定在梭架上，梭架上设有卡槽，卡槽卡在定位勾上，外梭壳由梭壳、梭皮和螺钉组成，梭尖由梭皮的尖形成。

进一步地，定位勾与卡槽的配合处设有斜坡，卡槽与定位勾之间存在空隙。

进一步地，梭尖侧面与梭皮其余圆柱面相切。

本发明的有益效果是：

1.缝合时，引线针和挑线针向下刺穿制件、引线针引入面线、旋梭旋转180°，然后引线针和挑线针上升、挑线针挑起面线圈到达上极限，旋梭从180°位置转回原位、梭尖到达挑线针下方接手面线圈，然后引线针和挑线针再下刺，旋梭带动面线圈转动180°、扯线杆前摆放线，然后引线针和挑线针再上升、旋梭继续旋转、扯线杆后摆扯线，面线圈从梭尖脱落并借助拉扯力跳过梭心套并收缩锁紧底线完成一次缝合；缝纫方向与引线针和挑线针所在平面垂直并且缝合采用由两线锁结而成，最终形成的线迹(如图11所示)相比较oss缝合技术形成的线迹(如图12所示)更为平滑、没有线结、结构稳定可靠，适用于构件连接，保证了注入树脂固化成型时树脂流动的流畅，减少了树脂富集现象和应力集中，同时提高了制件光滑度和表面质量；凸起和凹槽保证了面线与引线针之间存在间隙，引线针和挑线针相交时，无论是在制件体内或是体外，挑线针都能顺利挑起面线圈，并且梭尖水平向下，即使整个旋梭倒立水平使用，能够顺利勾住面线圈，因此能够对具有复杂外形曲面或具有一定厚度平面的纤维铺层复合材料制件进行单面缝合并在表面形成锁式线迹。

2.引线针和挑线针各通过一套曲柄连杆机构带动上下运动，两套曲柄连杆机构之间带连接，保证了动作的同步协调。

3.圆柱凸轮旋转时通过凹槽带动销摆动，销带动扯线杆摆动。

4.对开式轴承座既可以支撑又可以减小运动摩擦，安装方便。

5.梭架能够相对梭壳旋转而不会滑出，定位勾能够使梭架和梭心套不动。

6.面线圈能借助拉扯力和斜坡、空隙的配合下顺利跳过定位勾。

7.梭尖侧面与梭皮其余圆柱面相切使梭尖到旋梭中心距离大于旋梭半径避免旋梭水平朝下使用中针尖与旋梭产生干涉。

附图说明

图1是本发明实施例的三维图。

图2是本发明实施例中引线轴、圆柱凸轮、销和扯线杆的连接示意图。

图3是本发明实施例中引线针、引线针管、引线杆、引线曲柄、挑线针、挑线针管、挑线杆、挑线曲柄和滑轨的连接示意图。

图4是本发明实施例中引线针工作端的示意图。

图5是本发明实施例中挑线针工作端的示意图。

图6是本发明实施例中引线针和挑线针相交时的示意图。

图7是本发明实施例中旋梭的外梭壳爆炸图。

图8是本发明实施例中旋梭爆炸图。

图9是本发明实施例中定位勾的示意图。

图10是本发明实施例中定位勾和梭架的连接示意图。

图11是采用本发明缝合所形成的线迹样式。

图12是原有oss技术缝合所形成的线迹样式。

图中：1-引线轴；2-对开式轴承座；3-圆柱凸轮；4-传动带；5-引线曲柄；6-引线杆；7-引线针管；8-引线针；9-挑线针；10-旋梭；11-定位勾；12-旋梭轴；13-锥齿轮轴；14-挑线轴；15-滑轨；16-挑线曲柄；17-挑线杆；18-挑线针管；19-销；20-扯线杆；21-面线；22-螺钉；23-梭皮；24-梭壳；25-梭架；26-梭芯套；27-底线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种复合材料单面双线缝合装置，包括能够前后摆动的扯线杆20、能够旋转的旋梭10以及能够上下运动的引线针8和挑线针9，扯线杆20上设有线孔，旋梭10的梭尖水平向下，引线针8工作端设有针孔并且在针孔上方设有凸起，凸起上设有凹槽(如图4所示)，挑线针9工作端为斜面并且在斜面上方设有钩槽(如图5所示)，面线21从存放处伸出依次穿过线孔、针孔和凹槽，底线27存放在旋梭10的梭心套内并从梭心套伸出，引线针8和挑线针9运动至下极限时，引线针8和挑线针9相交、挑线针9通过斜面插入面线21与引线针8之间(如图6所示)，引线针8和挑线针9运动至上极限时，钩槽将面线21挑起形成面线圈、梭尖到达挑线针9下方勾住面线圈，梭尖带动面线圈旋转一圈锁紧底线27时，引线针8和挑线针9先向下运动后向上运动、扯线杆20先前摆放线后后摆扯线。

在本实施例中，如图1和图3所示，引线针8和挑线针9分别设在引线针管7和挑线针管18上，引线针管7和挑线针管18均设在在滑轨15上并且分别与引线杆6和挑线杆17铰接，引线杆6和挑线杆17分别与引线曲柄5和挑线曲柄16铰接，引线曲柄5和挑线曲柄16分别安装在引线轴1和挑线轴14上，引线轴1通过联轴器与电机连接，引线轴1和挑线轴14通过传动带4连接。引线针8和挑线针9各通过一套曲柄连杆机构带动上下运动，两套曲柄连杆机构之间共用一个电机，保证了引线针8和挑线针9动作的同步协调。如图1所示，挑线轴14上设有锥齿轮，锥齿轮与锥齿轮轴13的一端啮合形成等速锥齿轮传动，旋梭10安装在旋梭轴12上，锥齿轮轴13和旋梭轴12通过传动带4连接。如图2所示，引线轴1或挑线轴14上设有圆柱凸轮3，扯线杆20上设有销19，销19的一端与圆柱凸轮3上的凹槽配合。圆柱凸轮3旋转时通过凹槽带动销19摆动，销19带动扯线杆20摆动。如图1所示，引线轴1和挑线轴14支撑在对开式轴承座2上。对开式轴承座2既可以支撑又可以减小运动摩擦，安装方便。引线针8、挑线针9、旋梭10和扯线杆20通过一个电机带动不同的传动机构同步协调运动，一个电机控制，能够整体调整工作节拍。

在本实施例中，如图7和图8所示，梭壳24包括外梭壳、梭架25和梭芯套26，梭架25可旋转的卡在外梭壳上，梭芯套26固定在梭架25上，梭架25上设有卡槽，卡槽卡在定位勾11上，外梭壳由梭壳24、梭皮23和螺钉22组成，梭尖由梭皮23的尖形成(可以根据不同勾线情况更换梭皮23以适应梭尖到针尖的距离，在梭尖磨损变形后也方便更换)。梭架25能够相对梭壳24旋转而不会滑出，定位勾11能够使梭架25和梭心套不动。梭尖侧面与梭皮23其余圆柱面相切，使梭尖到旋梭10中心距离大于旋梭10半径避免旋梭10水平朝下使用中针尖与旋梭10产生干涉。如图9和图10所示，定位勾11与卡槽的配合处设有斜坡，卡槽与定位勾11之间存在空隙。面线圈能借助拉扯力和斜坡、空隙的配合下顺利跳过定位勾11。

缝合时，引线针8和挑线针9向下刺穿制件、引线针8引入面线21、旋梭10旋转180°，然后引线针8和挑线针9上升、挑线针9挑起面线圈到达上极限，旋梭10从180°位置转回原位、梭尖到达挑线针9下方接手面线圈，然后引线针8和挑线针9再下刺，旋梭10带动面线圈转动180°、扯线杆20前摆放线，然后引线针8和挑线针9再上升、旋梭10继续旋转、扯线杆20后摆扯线，面线圈从梭尖脱落并借助拉扯力跳过梭心套并收缩锁紧底线27完成一次缝合。

在本发明中，缝纫方向与引线针8和挑线针9所在平面垂直并且缝合采用由两线锁结而成，最终形成的线迹(如图11所示)相比较oss缝合技术形成的线迹(如图12所示)更为平滑、没有线结、结构稳定可靠，适用于构件连接，保证了注入树脂固化成型时树脂流动的流畅，减少了树脂富集现象和应力集中，同时提高了制件光滑度和表面质量；在本发明中，凸起和凹槽保证了面线21与引线针8之间存在间隙，引线针8和挑线针9相交时，无论是在制件体内或是体外，挑线针9都能顺利挑起面线圈，并且梭尖水平向下，即使整个旋梭10倒立水平使用，能够顺利勾住面线圈，因此能够对具有复杂外形曲面或具有一定厚度平面的纤维铺层复合材料制件进行单面缝合并在表面形成锁式线迹。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。