一种交错断开树脂基纤维复合材料预浸料的装置的制作方法

本发明属于复合材料设计制作领域，特别涉及一种交错断开树脂基纤维复合材料预浸料的装置。

背景技术：

航天器的软着陆、直升机的抗坠毁、船舶的碰撞搁浅，以及车辆的行驶安全等都提出了结构的耐撞性要求，即在突发或特定的碰撞事件中，通过牺牲特定结构来缓冲碰撞时的冲击载荷，吸收和耗散大部分碰撞能量，从而确保乘员及货物的安全。树脂基纤维复合材料与传统金属材料相比，具有高比强，高比刚度、耐腐蚀，强度可设计、结构稳定性好以及便于大面积整体成型等优点，目前已广泛应用于航空航天、船舶和汽车等工业领域。目前，采用复合材料结构作为碰撞吸能装置已成为直升机机身底板结构耐撞性设计的首选方案。

不同于金属材料通过塑性变形来吸能，复合材料结构的吸能机要复杂的多，其吸能能力不仅依赖于材料本身的性能(如纤维和基体的材料性能、纤维的体积含量、纤维和基体的界面粘结强度等)，而且很大程度上需要借助裂纹的萌生和扩展来吸收能量。

目前预浸料切割过程中常用的切割方式有：自动刀片切割、激光切割和超声切割。其中，自动刀片切割就是指直接使用电动的裁刀对柔性材料(如纸、布，以及预浸料)进行直线裁剪。切割精度不高，且只能连续切割。激光切割时利用高功率密度激光束照射被切割材料，由于激光切割属于热加工，因此切割过程中必然会对预浸料的表明产生一定损伤。超声切割技术是利用一个电子超声发生器产生一定范围频率的超声波实现切割加工，设备成本高，且由于超声产生大量的热造成设备不能长时间工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种交错断开树脂基纤维复合材料预浸料的装置，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明有以下技术效果：

一种交错断开树脂基纤维复合材料预浸料的装置，包括被动送料机构、预浸料裁切机构和收料机构；被动送料机构、预浸料裁切机构和收料机构依次并排设置；被动送料机构用于连续复合预浸料的输送，收料机构用于对切割完成后的复合材料进行回收；

预浸料裁切机构包括裁切机构安装支座、压辊、切刀组件、压紧机构和驱动电机；两个裁切机构安装支座竖直设置，两个裁切机构安装支座之间设置有切刀组件和压辊，压辊位于切刀组件上方；一侧的裁切机构安装支座上设置有压紧机构和驱动电机，驱动电机的输出端连接切刀组件，压紧机构连接压辊。

进一步的，两个裁切机构安装支座之间还设置有前导向辊和后导向辊，前导向辊和后导向辊位于压辊上方。

进一步的，切刀组件包括若干个切刀单元和切刀轴；若干个切刀单元贴合并以串联方式安装在切刀轴上，形成切刀组件；切刀单元的切刀刃为直纹切刃或斜纹切刃。

进一步的，被动送料机构包括安装支座、送料辊和轴承；两个安装支座竖直设置，两个安装支座之间设置有送料辊，送料辊的两端设置有轴承。

进一步的，收料机构包括收料机构安装支座、收料筒、传动装置和收料电机；两个收料机构安装支座竖直设置，两个收料机构安装支座之间设置有收料筒，一侧的收料机构安装支座上设置有传动装置和收料电机，收料电机的输出端连接传动装置，传动装置和连接收料筒。

进一步的，压辊为圆柱形或平板状；压紧机构为弹簧、气动元件或液压元件。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明装置运转时，复合材料料卷被放置到送料辊上，为后续加工提供连续的原材料，设备工作过程中，收料电机带动收料筒进行转动，将切割好的复合材料预浸料回收成卷本发明可以实现交错断开树脂基纤维复合材料预浸料的批量化制备，所制备的预浸料可用于制造高耐撞性复合材料吸能构件，该构件与传统构件相比，在碰撞过程中能够吸收更多能量，保护人员和财产安全。可广泛应用于汽车、船体、飞行器等领域，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为交错断开树脂基纤维预浸料制备装置整体结构示意图；

图2为被动送料机构结构示意图；

图3为预浸料裁切机构结构示意图；

图4为切刀组件结构示意图；

图5为斜纹切刀单元示意图；

图6为直纹切刀单元示意图；

图7为收料机构结构示意图；

图8为使用斜纹切刀裁切后效果；

图9为使用直纹切刀裁切后效果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1至图9，一种交错断开树脂基纤维复合材料预浸料的装置，包括被动送料机构1、预浸料裁切机构2和收料机构3。所述被动送料机构1主要用于连续复合预浸料的输送，位于整个装置的最前端部分。所述预浸料裁切机构2位于被动送料机构1后端，该机构负责完成复合材料预浸料的切割工作。所述收料机构3位于整个装置的最末端，该机构主要负责对切割完成后的复合材料进行回收。整个装置布局参阅图1。4为树脂基纤维预浸料。

参阅图2，所述的动送料机构1包括有安装支座101、送料机构右侧安装支座102、送料辊103和轴承104。送料机构左侧安装支座101和右侧安装支座102固定在地面或其它稳固区域，对送料辊103起到支撑和固定作用，轴承104安装在送料辊103的两端，使送料辊103可以自由转动。装置运转时，复合材料料卷被放置到送料辊上，为后续加工提供连续的原材料。

参阅图3，所述的预浸料裁切机构2包括裁切机构安装支座201、压辊203、切刀组件204、前导向辊205、后导向辊206、压紧机构207和驱动电机208。裁切机构左侧安装支座201和右侧安装支座202固定在地面或其它稳固区域，并与送料机构安装支座101和102保持在一条直线上。压辊203、切刀组件204、前导向辊205和后导向辊206安装在裁切机构安装支座201和202上，前导向辊205和后导向辊206均可实现自由转动，同时切刀组件204末端安装有驱动电机208，压辊203末端安装有压紧机构207，压辊203在压紧机构207的作用下紧紧的与切刀组件204贴合。

参阅图4、图5和图6，所述预浸料裁切机构2中的切刀组件204包括若干个切刀单元209和切刀轴210。若干个切刀单元紧紧贴合并以串联方式安装在切刀轴210上。切刀单元209的切刀刃根据切割要求不同可自由变换，可以是直纹切刃，也可以是具有一定角度的斜纹切刃。

参阅图7，所述的收料机构3包括收料机构安装支座301、收料筒303、传动装置304和收料电机305。收料机构左侧安装支座301和右侧安装支座302固定在地面或其它稳固区域。收料筒303安装在安装支座上，收料筒303和收料电机305通过传动装置304相连。设备工作过程中，收料电机305带动收料筒303进行转动，将切割好的复合材料预浸料回收成卷。

装置工作过程：

装置开始工作前，先将树脂基纤维复合材料预浸料卷安装到被动送料机构1的送料辊103上，然后将树脂基纤维预浸料4绕过前导向辊205后穿过压辊203和切刀单元204之间，然后在绕过后导向辊206到达收料机构3的动收料筒303上，调节压紧机构207使压辊203和切刀单元204紧密贴合。设备运转时，开启收料电机305，树脂基纤维预浸料4被回收至收料筒303上，由于摩擦力的作用，压辊203和切刀单元204跟随树脂基纤维预浸料4进行转动，转动的同时，完成切割切刀单元209对预浸料完成切割。切割后的预浸料参见图8和图9。