一种用于碳纤维自动铺丝机的碳纤维预浸料作动装置的制作方法

本实用新型涉及碳纤维自动铺丝机技术领域，尤其涉及一种用于碳纤维自动铺丝机的碳纤维预浸料作动装置。

背景技术：

自动铺丝技术在近三十年来得到了广泛应用和发展，已经成为复合材料成型自动化技术的典型代表。相对于自动铺带技术，自动铺丝工艺的适应性更好，可以用于制造具有复杂曲面的复合材料零件。自动铺丝机的基本原理如下：以多丝束单向预浸分切窄带为原料，数根预浸丝束在柔性压辊下集束成一条宽度可变的预浸丝，通过铺丝头在一定的温度和压力的作用下，贴合在芯模表面，完成复合材料构件的自动化铺放。相对于自动铺带技术，自动铺丝工艺的适应性更好，可以用于制造具有复杂曲面的复合材料零件；

目前的自动铺丝机的丝路切刀在完成切丝工作时，以高速与金属砧板发生碰撞，因此元件(包括切刀与砧板)寿命较短，而且对切刀的硬度有较大的要求。另外，现有自动铺丝机的切刀导向槽游隙小，容易发生切屑累积，造成设备经常性的停机清理，降低了设备生产率。

技术实现要素：

本实用新型克服了上述现有技术的不足，提供了一种用于碳纤维自动铺丝机的碳纤维预浸料作动装置。本实用新型通过电机带动气涨轴转动，气涨轴充气膨胀，带动凸轮转动，凸轮转动过程中，当路从凸轮和砧板轮之间穿过，所述凸轮上加工有两组定位凹槽，所述凸轮上还设置有一组碳纤维预浸料切刀转动到对应位置处，将碳纤维预浸料丝切断，这种切丝方式更接近于用静压挤断，零件几乎没有冲击载荷，因此切屑较少，且不存在金属对金属的直接碰撞，从而降低了刀具材料要求，提高了刀具和砧板的寿命，降低了对于刀具材料和热处理的要求，从而降低了设备成本。此外，该机构中没有容易累积切屑的狭小间隙，从而解决了切屑清理问题，提供了设备可靠性。

本实用新型的技术方案：

一种用于碳纤维自动铺丝机的碳纤维预浸料作动装置，包括砧板轮组件；所述砧板轮组件包括一组砧板轮架，所述砧板轮架设置在自动铺丝机上，所述砧板轮架上并排设置有若干组砧板轮，所述砧板轮组件下方设置有气涨轴，所述气涨轴一端与电机主轴连接，所述气涨轴两端通过轴承座设置在自动铺丝机上，所述气涨轴上设置有若干组凸轮，碳纤维预浸料纱路从凸轮和砧板轮之间穿过，所述凸轮上加工有两组定位凹槽，所述凸轮上还设置有一组碳纤维预浸料切刀，所述气涨轴旁侧设置有一组扳机气缸组件，所述扳机气缸组件包括一组气缸架，所述气缸架上设置有若干组扳机气缸，所述扳机气缸的活动端设置有一组定位凸起，所述定位凸起与所述凸轮上的定位凹槽相配合。

进一步的，所述砧板轮通过压紧弹簧预紧。

进一步的，所述凸轮的数量与所述砧板轮数量相同且位置上下对应。

进一步的，所述扳机气缸的数量与所述凸轮数量相同且位置左右对应。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型不存在容易造成切屑累积的过小间隙和滑槽，因此不需定期停机清理，生产率较高；

本实用新型切丝的能量来源于压紧弹簧的弹性势能，气缸仅起到扳机的作用不提供切丝能量，因此对于气缸没有瞬间气体流量的要求，这就意味着扳机气缸可以使用直动阀，直动阀响应时间短，流量小；而气涨轴又可以在凸轮运动前提前充气，同时扳机气缸行程极短，因此整个气路的响应时间被大幅削减；可从15ms以上减至5ms左右；

由于自动铺放过程中，末端执行器将不可避免地发生速度波动，而每产生100mm/s的速度波动，对于每1ms的气动延时，都产生0.1mm的铺放误差，而铺放过程最大允许的误差仅为1mm，因此本机构的快速性提高了铺放精度，大大降低了对于精度补偿的要求；

本实用新型将原有自动铺丝机机头中切纱、送纱和止纱三种功能整合到了同一机构上，从而使控制更加简明

本实用新型切丝效果与丝的张力无关，同时该机构尺寸较小，从而减小了铺丝头尺寸，这种特点同时提高了其工艺适应性和设备可达性，使其特别适用于负曲率曲面的铺放。

附图说明

图1是本实用新型的整体轴测图；

图2是本实用新型的整体爆炸图；

图3是本实用新型的碳纤维预浸料丝路的自由状态结构示意图；

图4是本实用新型的碳纤维预浸料丝路的切纱状态结构示意图；

图5是本实用新型的碳纤维预浸料丝路的止纱状态结构示意图；

图6是本实用新型的凸轮的整体轴测图。

图中1-砧板轮组件；2-气涨轴；3-凸轮；4-扳机气缸组件；11-砧板轮架；12-砧板轮；13-压紧弹簧；31-定位凹槽；32-碳纤维预浸料切刀；41-气缸架；42-扳机气缸。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

结合图1-图6示，本实施例公开的一种用于碳纤维自动铺丝机的碳纤维预浸料作动装置，包括砧板轮组件1；所述砧板轮组件1包括一组砧板轮架11，所述砧板轮架11设置在自动铺丝机上，所述砧板轮架11上并排设置有若干组砧板轮12，所述砧板轮组件1下方设置有气涨轴2，所述气涨轴2两端通过轴承座设置在自动铺丝机上，所述气涨轴2上设置有若干组凸轮3，碳纤维预浸料纱路从凸轮3和砧板轮12之间穿过，所述凸轮3上加工有两组定位凹槽31，所述凸轮3上还设置有一组碳纤维预浸料切刀32，所述气涨轴2旁侧设置有一组扳机气缸组件4，所述扳机气缸组件4包括一组气缸架41，所述气缸架41上设置有若干组扳机气缸42，所述扳机气缸42的活动端设置有一组定位凸起43，所述定位凸起43与所述凸轮3上的定位凹槽31相配合。

具体的，所述砧板轮12通过压紧弹簧13预紧。

具体的，所述凸轮3的数量与所述砧板轮12数量相同且位置上下对应。

具体的，所述扳机气缸42的数量与所述凸轮3数量相同且位置左右对应。

本实用新型的工作过程：

该气涨轴2由电机驱动旋转；在气涨轴2上，在与碳纤维预浸料纱路中每一根纱的位置对应布置联排凸轮3；在每个凸轮3的上方布置一个与之对应的砧板轮，砧板轮用压紧弹簧预紧，预浸料纱路从凸轮3和砧板轮之间穿过；当气涨轴充气时，凸轮3将在摩擦力作用下随气涨轴转动；通过设计凸轮3轮廓并在凸轮上布置碳纤维预浸料切刀32，在凸轮3旋转一周的过程中，其与砧板轮间的间距发生变化；随着距离的变化预浸料会处于夹紧，自由或被切断的状态；在凸轮3一侧布置扳机气缸42，当扳机气缸42推动定位凸起43卡入凸轮3上的凹槽时，凸轮3就处于静止状态，此时气涨轴2不充气以避免过度摩擦；当在气涨轴2充气的情况下使扳机气缸42后缩，凸轮3就会与气涨轴2抱死并随着气涨轴2开始旋转，当凸轮3上的定位凹槽31再次运动到扳机气缸42处时，扳机气缸42将再次推动定位凸起43卡入凸轮3中使其静止；可利用气缸和气涨轴的联合动作控制这种状态的循环往复，从而完成止纱，送纱和切纱的动作。

本实用新型所提到的连接分为固定连接和拆卸连接，所述固定连接(即为不可拆卸连接)包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。