专利名称：复合材料预成型铺放法的制作方法
技术领域：
本发明属于复合材料铺放成型技术领域。
背景技术：
目前，绝大部分铺放设备都是采用单超声刀片单步法，期望在铺 放加工的同时利用一把超声刀完成铺放带的剪切动作；单步法铺放切
割方式对于复杂形状铺放带的切割是不适用的，由于空间和切割形状 的限制很难在铺放的同时实现切割。如图1中的铺放带形状，带中间 需要开一个三角孔，在铺放的过程中，单靠一把超声刀根本很难实现 切割。在图2中，这个多边形孔的切割成形需要四把刀才能实现单步 法切割，不仅使铺放头的体积、质量加大，而且还会增加控制的难度； 有些情况需要切割更加复杂的形状，需要更多把刀，仅靠在铺放头上 增加刀具的办法不能从根本上解决问题，因此单步法不能解决复杂形 状铺放带的切割成形问题， 一种新的切割方法亟待提出。
发明内容
本发明目的在于适用于各种复杂形状铺放带的切割、铺放，并且 不增加铺放头的体积和质量。
本复合材料预成型铺放法首先对复合材料铺放带开卷，剥离铺放 带上的纸和膜；接下来运行切割轨迹控制程序，利用超声振动刀将铺 放带剪切成预设计的形状，将切割下的废料取出；对剪切好的铺放带贴纸贴膜、挤压缠绕成巻，同时记录各个形状铺放带在带巻中的位置， 以便保存或安装到铺放头上进行铺放，并有利于铺放时铺放带位置控 制。
本发明可切割出各种复杂形状的铺放带，能够满足各种异型芯
模铺放成型的需要；二、本发明对铺放带切割后，可自动实现卷轴封 装，对于后续的铺放工作提供便利。不增加铺放头刀具和不改变铺放 头结构的前提下，解决复杂形状铺放带的切割和铺放问题。
图1:带有三角孔铺放带。
图2:带有双三角孔的铺放带。
图3:切割设备组成结构图。
图4:刀具刀架的结构图。
图5:设备整体运行流程图。
图中标号名称1、开巻电机，2、收膜电机，3、脱膜导向磙， 4、收纸导向磙，5、膜，6、刀具，7、收纸导向磙，8、切割废 料，9、纸，10、放膜电机，11、放膜导向磙，12、放纸导向磙， 13、放纸电机，14、上施压磙，15、下施压磙，16、收带电机，17、 Z向运动轴，18、 X向导轨，19、X向运动轴，20、Z向导轨，21、 气缸，22、超声振动器。
具体实施例方式
在对芯模铺放之前，首先要借助铺放带切割设备对铺放带进行预位置即可，其中涉及到预切割带上各形状在带卷中的位置与铺放控制 程序的结合。通过该切割设备，首先对复合材料铺放带开卷，剥离铺 放带上的纸和膜，接下来运行切割轨迹控制程序，利用超声振动刀将 铺放带剪切成预设计的形状，将切割下的废料取出后，对裁剪好的铺 放带贴纸贴膜、挤压缠绕成卷，同时记录下各个形状复合材料带在带 卷中的位置，以便保存或安装到铺放头上进行铺放，并有利于对各形 状铺放带进行铺放位置控制，其中最核心的问题就是铺放带的剪切。 硬件部分简介
铺放带切割机的组成结构见图3,除切割运动外，需六台电机(部 件l、 2、 4、 10、 13、 16)来配合完成全程辅助切割工作，其中部件 l用于开卷放带，部件2用于开卷收膜，部件4用于开卷收纸，部件 IO用于卷带放膜，部件13用于卷带放纸，部件16为卷带轴；导向 磙(部件3、 7、 11、 12)主要用来引导纸或膜在铺放带上的脱离位置， 其中部件3对铺放带脱膜进行导向，部件7对铺放带脱纸进行导向， 部件11对裸带贴膜进行导向，部件12对裸带贴纸进行导向；压磙(部 件14、 15)主要用来将纸和膜压实加紧到铺放带上；部件6为超声振 动刀具，是该设备的核心部件，主要起切割作用；部件8为切割后残 余废料，随着部件1的运行，在部件7和部件12间脱落。 超声振动刀的运动刀架结构见图4,它包括两个运动轴(部件17、 19) 的联动，部件17为Z向运动轴，与之相对应的导轨是部件20，部件 19是X向运动轴，与之相对应的导轨是部件18，部件21为气缸，用 于刀具的Y向位移控制，部件22为超声振动器，用于实现刀具运过程中刀具超声振动。 软件部分简介
切割设备的整体运行步骤见图5,首先由放带轴开卷放带，对开 卷的铺放带收膜，按预定轨迹切割，之后收纸，脱去废料，接下来收 卷轴启动进行收带，同时对切割好的带贴纸贴膜压实后备用。根据切 割设备的工作流程，该设备的控制需要两个控制程序来实现，即设备 整体的控制程序和刀具切割轨迹控制程序。
设备整体控制程序的流程框图见图5,这种按顺序进行的工作方式可 选PLC作为控制器。图3中部件1放带电机和部件16收带电机均采 用位置控制方式，因为每次放收带的长度要控制在刀具可切割的范 围，超出或不足均会导致后续的铺放轨迹运行不准确。对于收放薄膜 或纸带的电机，由于只有在放带或收带时它们才运行，其运行方式是 被动的，因此部件2、 4、 10、 13四个电机均釆用力矩控制方式。切
割开始时，刀具下落，同时超声振动器启动；切割结束时，刀具抬起， 同时超声振动器停止，这些开关动作均可通过PLC的1/0量进行控制。 刀具切割轨迹的控制要借助图4中的部件17和19两个联动轴实现轨 迹的插补运动，因此这里可选用PAMC板进行控制。根据预切割的轨 迹，编制轨迹控制G代码，导入PAMC即可实现插补切割。开卷轴运 行停止后，由PLC给PAMC发出程序运行的启动指令，PLC程序等待， PAMC程序运行，运行完毕后，PAMC给PLC发送一个结束指令，然后 PLC继续后续程序。
具体实施方式
一结合图3、图4说明本实施方式，本实施方式的预成型铺放法由切割设备和铺带机组成。给设备上电，可编程控制
器内程序开始运行；启动图3中的力矩电机2和力矩电机4，启动电 机1进行放带，电机2收膜，电机4收纸，满足刀具切割范围后，电 机l停止；刀具下移至铺放带上表面，打开图4中的超声振动器"； 可编程控制器给运动控制卡发出运行程序的指令，图4中刀具6在运 动控制卡的指令控制下开始对切割轨迹进行两轴插补运动，轨迹切割 完毕，运动控制卡给可编程控制器发送程序结東标志位，超声振动器 22停，刀具6上移；收带电机16运行，进行收带，放膜力矩电机IO 和放纸力矩电机13开始运行，进行放膜放纸；压磙14、 15跟随转动， 压实切割的铺放带，由收带电机将切割好铺放带巻轴。卷好的铺放带 装夹于铺放机即可对芯模进行铺放加工。
具体实施方式
二结合图3说明本实施方式，本实施方式的切割 设备由位置控制电机1和16,力矩电机2、 4、 10和13，导向磙3、 7、 11和12,压紧磙14和15,超声振动刀6组成；用于放膜的力矩 电机10和用于放纸的力矩电机13交换位置，收卷成型后，铺放带的 膜与纸的位置互换。如此设置，可满足不同需要的切割带的缠绕成型。 其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图3说明本实施方式，本实施方式的切割 设备由位置控制电机1和16，力矩电机2、 4、 10和13,导向磙3、 7、 11和12,压紧磙14和15,超声振动刀6组成；将装夹于位置控 制电机1上的预切割带轮反向安装或将装夹位置控制电机16上的切 割带轮反向安装，相应调整位置控制电机的转动方向。如此设置，可与具体实施方式
一相同。
权利要求
1、一种复合材料预成型铺放法，其特征在于包括以下过程(1)、首先对复合材料铺放带开卷，剥离铺放带上的纸和膜；(2)、接下来运行切割轨迹控制程序，利用超声振动刀将铺放带剪切成预设计的形状，将切割下的废料取出后；(3)、对剪切好的铺放带贴纸贴膜、挤压缠绕成卷，以便保存或安装到铺放头上进行铺放。
全文摘要
一种复合材料预成型铺放法，属于复合材料铺放成型技术领域。其特征在于包括以下过程(1)首先对复合材料铺放带开卷，剥离铺放带上的纸和膜；(2)接下来运行切割轨迹控制程序，利用超声振动刀将铺放带剪切成预设计的形状，将切割下的废料取出后；(3)对剪切好的铺放带贴纸贴膜、挤压缠绕成卷，以便保存或安装到铺放头上进行铺放。本发明可切割出各种复杂形状的铺放带，能够满足各种异型芯模铺放成型的需要。
文档编号B29C70/54GK101450535SQ20081023537
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者文立伟, 勇 李, 王显峰, 军 肖, 还大军, 齐俊伟 申请人:南京航空航天大学