一种碳纤维预制体单边缝合装置拨线机构的制作方法

本发明涉及单边缝合装置技术领域，尤其涉及一种碳纤维预制体立体织物成型单边缝合装置拨线机构，该机构主要辅助单边缝合装置中的钩线针及挑线针完成三维复合材料预制体缝合加工生产。

背景技术：

碳/碳复合材料是近二十年来发展起来的一种结构性材料，其三维织物经过后期的固化处理做成的构件结构性能优越，显著改善了复合材料多方面的力学性能，尤其是从根本上克服了结构复合材料的层间强度低易分层的缺点，目前主要用于航空、航天、汽车、医疗及新技术领域。长期以来三维织物都采用人工编织方式进行，使得三维织物的成型效率低、人工劳动强度大、产品的一致性差，随着科学技术的进步，机械自动化已经得到普遍应用，由此采用单边缝合设备缝合生产三维织物不仅可以解决人工编织效率低、强度大、产品一致性差等问题，还可以解决传统双边缝合设备仅限于二维缝合对象的局限性。

发明专利“一种单边缝合设备”公开号：cn102899807a，介绍了一种单边缝合设备，该设备采用单面双针单线缝合技术，仅利用钩线针与挑线针两根针的自行配合形成锁扣线迹，在单边缝合线迹形成过程中，钩线针和引线针都沿着其针杆的轴向方向做往复运动，引线针起到将缝线引过缝料并形成线环的作用，钩线针起到将线环钩回缝料上表面的作用。挑线杆配合送线并收紧缝线，完成一个缝合周期。

发明专利“一种三维复合材料预制件单边缝合线迹的形成方法”公开号cn102926137a，介绍了一种三维复合材料预制件单边缝合线迹的形成方法，该方法包括四个步骤，分别为第1步，形成线环；第2步，钩回线环；第3步，锁住线环；第4步，循环动作。该单边缝合设备依据该线迹形成方法从被加工物的上表面(单侧)进行缝合，克服了传统缝合技术中双面缝合对空间要求较大，缝合设备不能移动，无法加工大型结构件、特别是空间复杂形状构件的问题，具有结构相对简单，适应性强，应用范围广，灵活性好等特点。此设备及此线迹形成方法的不足在于当钩线针配合挑线针钩取线环形成锁扣线迹时，由于线迹锁扣的要求，钩线针在穿入缝料时须穿入上一循环动作在缝料上表面形成的线环，钩线针刺入缝料后此线环在挑线机构的作用下被收紧，当钩线针在下一循环钩住线环穿过缝料到达缝料上表面时针钩朝前放置(缝合路径的前进方向)极易钩到上一循环的线环，如果钩住上一线环缝合无法继续进行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，改变钩线针针钩朝向，增加拨线机构，提供了一种适用于单边缝合装置的拨线机构，辅助单边缝合装置线迹成型，其结构紧凑，设计新颖合理，降低了钩线针丢钩、误钩机率，可更好的辅助线迹稳定成型，避免现有设备中的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碳纤维预制体单边缝合装置拨线机构，包括偏心盘机构、曲柄摇杆机构、拨线摆杆机构和传动机构，所述偏心盘机构、曲柄摇杆机构及拨线摆杆机构通过螺栓及轴承座束缚安装在后机架板上；

所述传动机构包括钩线轴、引线轴、挑线轴和伺服电机，所述钩线轴、引线轴、挑线轴和伺服电机之间有同步带链接，所述伺服电机为钩线轴、挑线轴及引线轴提供动力，所述钩线轴和挑线轴两端分别通过轴承座及轴承束缚安装在前机架板和后机架板上，所述引线轴及伺服电机均安装在前机架板上；

所述偏心盘机构包括第一锥齿轮、驱动轴、第一轴承座、第二轴承座、偏心圆盘和摆杆轴座，所述曲柄摇杆机构包括第二锥齿轮、第三轴承座、曲柄轴杆、第四轴承座、曲柄、连杆、摇杆销钉、摇杆、第五轴承座和摇杆轴，所述拨线摆杆机构包括万向联轴器、摆杆轴、摆杆横杆、摆杆纵杆、拨线钩夹和拨线钩，

所述驱动轴通过第一锥齿轮与钩线轴链接并由钩线轴提供动力，该驱动轴带动偏心圆盘做圆周运动，所述偏心圆盘上装有摆杆轴座，所述摆杆轴座在偏心圆盘上处于偏心装置，二者组成偏心机构，所述偏心机构在驱动轴驱动下并带动拨杆轴座做圆周运动；

所述曲柄轴杆由挑线轴通过第二锥齿轮传递动力，所述钩线轴和挑线轴由伺服电机通过同步带及同步带轮传动；所述曲柄轴杆驱动曲柄转动并通过连杆驱动摇杆做小幅度摆动；

所述摆杆轴上端潜入摆杆轴座中并跟随摆杆轴座做圆周运动，该摆杆轴下端通过万向联轴器与曲柄摇杆机构的摇杆轴链接并给予周向约束，以便于接受摇杆传递来的摆动动作，所述万向联轴器可以顺利将圆周运动和摆动运动叠加在拨线摆杆上，最终实现拨线摆杆机构中的拨线钩钩尖做椭圆轨迹运动，拨线钩在椭圆轨迹运动过程中与钩线针配合拨取钩线针钩回缝料上表面的线环，实现线迹的顺利锁扣。

所述第一轴承座、第二轴承座、第三轴承座、第四轴承座和第五轴承座均通过销钉和螺栓固定在机架板上。

所述驱动轴通过第一轴承座、第二轴承座及轴承束缚；所述曲柄轴杆通过第三轴承座、第四轴承座及轴承束缚。

本发明缝合过程中用纱线缝合，使三维织物内部材料一致，不融入其他材料，可以保证缝合质量，提高产品一致性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及碳/碳复合材料三维织物缝合装置，实现了单边缝合线迹稳定锁扣，其增加的拨线机构配合钩线针钩取线环，有效的降低了钩线针的误钩机率，使缝合工作能够顺利进行，同时增加拨弦机构后可以用碳纤维直接缝合，保证了缝合质量，提高了生产效率，极大的提高了产品一致性，实用性强，便于推广使用。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明单边缝合装置的整体结构示意图

图2是本发明单边缝合装置拨线机构的结构示意图

图3是本发明单边缝合装置拨线机构的主视图

图4是本发明单边缝合装置拨线机构的侧视图

图5是本发明单边缝合装置拨线机构的俯视图

图6是本发明单边缝合装置拨线机构偏心盘机构的结构示意图

图7是本发明单边缝合装置拨线机构曲柄摇杆机构的结构示意图

图8是本发明单边缝合装置拨线机构拨线摆杆机构的结构示意图

图9是本发明单边缝合装置拨线机构摆杆轴座的结构示意图

图10本发明单边缝合装置拨线机构线迹形成过程示意图

图11本发明单边缝合装置拨线机构拨钩与钩线针配合动作过程示意图

图12本发明单边缝合装置拨线机构拨钩运动轨迹示意图

图中：

1、偏心盘机构2、钩线轴

3、后机架板4、前机架板

5、伺服电机6、引线轴

7、挑线轴8、压板

9、引线针10、钩线针

11、曲柄摇杆机构12、拨线摆杆机构

101、第一锥齿轮102、驱动轴

103、第一轴承座104、第二轴承座

105、曲柄圆盘106、摆杆轴座

1101、第二锥齿轮1102、第三轴承座

1103、曲柄轴杆1104、第四轴承座

1105、曲柄1106、连杆

1107、摇杆销钉1108、摇杆

1109、第五轴承座1110、摇杆轴

1201、万向联轴器1202、摆杆轴

1203、摆杆横杆1204、摆杆纵杆

1205、拨钩夹1206、拨线钩

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1至图12所示，一种碳纤维预制体单边缝合装置拨线机构，包括偏心盘机构1、曲柄摇杆机构11、拨线摆杆机构12和传动机构，所述偏心盘机构1、曲柄摇杆机构11及拨线摆杆机构12通过螺栓及轴承座束缚安装在后机架板3上；所述传动机构包括钩线轴2、引线轴6、挑线轴7和伺服电机5，所述钩线轴2、引线轴6、挑线轴7和伺服电机5之间有同步带链接，所述伺服电机5为钩线轴2、挑线轴7及引线轴6提供动力，所述钩线轴2和挑线轴7两端分别通过轴承座及轴承束缚安装在前机架板4和后机架板3上，所述引线轴6及伺服电机5均安装在前机架板4上；

所述偏心盘机构1包括第一锥齿轮101、驱动轴102、第一轴承座103、第二轴承座104、偏心圆盘105和摆杆轴座106，所述曲柄摇杆机构11包括第二锥齿轮1101、第三轴承座1102、曲柄轴杆1103、第四轴承座1104、曲柄1105、连杆1106、摇杆销钉1107、摇杆1108、第五轴承座1109和摇杆轴1110，所述拨线摆杆机构12包括万向联轴器1201、摆杆轴1202、摆杆横杆1203、摆杆纵杆1204、拨线钩夹1205和拨线钩1206，

所述驱动轴102通过第一锥齿轮101与钩线轴2链接并由钩线轴2提供动力，该驱动轴102带动偏心圆盘105做圆周运动，所述偏心圆盘105上装有摆杆轴座106，所述摆杆轴座106在偏心圆盘105上处于偏心装置，二者组成偏心机构，所述偏心机构在驱动轴102驱动下并带动拨杆轴座做圆周运动；

所述曲柄轴杆1103由挑线轴7通过第二锥齿轮1101传递动力，所述钩线轴2和挑线轴7由伺服电机5通过同步带及同步带轮传动；所述曲柄轴杆1103驱动曲柄1105转动并通过连杆1106驱动摇杆1108做小幅度摆动；

所述摆杆轴1202上端潜入摆杆轴座106中并跟随摆杆轴座106做圆周运动，该摆杆轴1202下端通过万向联轴器1201与曲柄摇杆机构11的摇杆轴1110链接并给予周向约束，以便于接受摇杆1108传递来的摆动动作，所述万向联轴器1201可以顺利将圆周运动和摆动运动叠加在拨线摆杆上，最终实现拨线摆杆机构12中的拨线钩1206钩尖做椭圆轨迹运动，拨线钩1206在椭圆轨迹运动过程中与钩线针10配合拨取钩线针钩回缝料上表面的线环，实现线迹的顺利锁扣。

所述第一轴承座103、第二轴承座104、第三轴承座1102、第四轴承座1104和第五轴承座1109均通过销钉和螺栓固定在机架板上。

所述驱动轴102通过第一轴承座103、第二轴承座104及轴承束缚；所述曲柄轴杆1103通过第三轴承座1102、第四轴承座1104及轴承束缚。

所述拨线钩应与钩线针和引线针配合动作完成缝合过程，具体实施形式如下：

步骤1：形成线环，缝合过程中钩线针针钩朝后放置(相背于缝合路径的前进方向)，缝合开始时先由引线针带着纱线倾斜刺入并穿过缝料到达缝料下表面，钩线针晚于引线针一定相位差垂直刺入缝料；

步骤2：钩取线环，当引线针到达下极限位置后回升，回升过程中由于纱线与缝料之间的摩擦力阻碍纱线随针杆运动从而使部分纱线在缝料下表面聚集形成线环，此时钩线针穿入线环继续下降一段距离，纱线线环在引线针带动下沿钩线针针杆滑动，钩线针下降到极限位置后回升，当钩线针针钩即将到达缝料下表面时，纱线线环沿针杆滑入针钩，实线钩线针钩取线环过程；

步骤3：拨回线环，钩线针钩住线环后继续上升，将线环带到缝料上表面，当钩线针即将到达上极限位置时，拨线钩做绕针摆动至针杆外侧并压住外侧线环，此时钩线针在上升一小段距离，拨线钩从针钩下面将线环拨回至针杆内侧；

步骤4：锁住线环，当钩线针达到上极限位置后下降，在下降过程中钩线针针杆穿入由拨线钩拨回的线环当中，这样当钩线针钩取下一循环动作的线环时，可以将线环从上一线环中拉出，从而实现环环相扣的锁扣线迹。

本发明缝合过程中用纱线缝合，使三维织物内部材料一致，不融入其他材料，可以保证缝合质量，提高产品一致性。

本发明涉及碳/碳复合材料三维织物缝合装置，实现了单边缝合线迹稳定锁扣，其增加的拨线机构配合钩线针钩取线环，有效的降低了钩线针的误钩机率，使缝合工作能够顺利进行，同时增加拨弦机构后可以用碳纤维直接缝合，保证了缝合质量，提高了生产效率，极大的提高了产品一致性，实用性强，便于推广使用。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。