一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头的制作方法

本发明涉及一种复合材料纤维铺放头，具体涉及一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头。

背景技术：

自动纤维铺放机铺放头部分的工作原理为：多路丝束从自动纤维铺放机的材料储存部分引出后在导向机构的引导下，被分配到铺放头纤维导向槽中，经过夹紧机构、重送机构和剪切机构，最终在加热后由施压机构铺放在芯模上。现有的铺放头通常适用于热固性复合材料铺放加工，而热塑性复合材料具有更高的融化温度且在空气中冷却速率很快，这导致使用传统的铺放头加工热塑性复合材料会产生铺放头温度升高使材料粘结在铺放头上且加工后材料冷却过快导致结晶程度低、铺层间粘合程度低、产品在残余热应力作用下翘曲变形严重等问题。最终提高热塑性复合材料铺放加工制品的加工质量。

技术实现要素：

本发明为了解决现有铺放头加工热塑性复合材料时因为铺放头温度升高使材料粘结在铺放头上、铺层间粘合程度低、产品翘曲变形严重的缺陷，影响热塑性复合材料制品的加工质量的问题，进而提供一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

它包括架体、工字板组件、夹紧机构、重送机构、剪切机构、主压辊机构、加热机构和副压辊机构；工字板组件安装在架体一侧的顶端上，夹紧机构、重送机构和剪切机构由上至下依次安装在工字板组件下方的架体上，主压辊机构安装在剪切机构下方的架体上，副压辊机构安装在架体的另一侧上，加热机构安装在主压辊机构和副压辊机构之间的架体上。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种新型铺放头，该铺放头具有双压辊结构，带有二次加热装置且压辊内可通冷却空气的针对加工热塑性复合材料的铺放头，本发明可以完成热塑性复合材料预浸丝铺放过程中的自动夹紧、剪切、重送、二次加压、二次加热功能，通过双压辊结构和一次、二次加热机构的作用，提高了热塑性复合材料铺放产品层间粘合程度，有效地消除了产品翘曲变形严重的问题，使铺放加工产品质量得到提高，同时一次加热机构通过接通外置热风风源，可以同时达到加热预浸丝和将预浸丝送至主压辊主体下方的作用，此外主压辊轴中打通气路，可以通入循环空气，避免了丝路中未加工的预浸丝被加热变软甚至粘接在丝路中。铺放头整体结构简单，拆卸安装方便。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明俯视图。

图3是本发明侧视图。

图4是图2中g-g向剖视图。

图5是图1中a-a向剖视图。

图6是图1中b-b向剖视图。

图7是图1中c-c向剖视图。

图8是图1中e向视图。

图9是图3中f-f向剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，它包括架体、工字板组件、夹紧机构、重送机构、剪切机构、主压辊机构、加热机构和副压辊机构；工字板组件安装在架体一侧的顶端上，夹紧机构、重送机构和剪切机构由上至下依次安装在工字板组件下方的架体上，主压辊机构安装在剪切机构下方的架体上，副压辊机构安装在架体的另一侧上，加热机构安装在主压辊机构和副压辊机构之间的架体上。

具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，架体包括第一侧板1和第二侧板2，第一侧板1和第二侧板2相对设置在工字板组件下方，且第一侧板1和第二侧板2均与工字板组件的底部固定连接，其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1-图3和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，工字板组件包括工字板3和两个铺放头支架组件；铺放头支架组件包括两个铺放头支撑轴62、两个铺放头支架60、两个铺放头支撑轴承61、两个带丝槽滚轮5和六个铺放头支架固定螺钉59；两个铺放头支架组件相对固定安装在工字板3上，每个铺放头支架组件上的两个铺放头支架60分别相对设置，每个铺放头支架60通过三个铺放头支架固定螺钉59固定安装在工字板3上，铺放头支撑轴62的两端分别安装在两个铺放头支架60上，每个铺放头支撑轴62上套装有一个带丝槽滚轮5，且铺放头支撑轴62和带丝槽滚轮5之间安装有两个铺放头支撑轴承61。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，夹紧机构包括两个夹紧组件，夹紧组件包括夹紧气缸7、夹紧气缸固定架16、夹紧气缸导向块26和压头18，压头18通过螺纹连接安装在夹紧气缸7活塞的伸出端，夹紧气缸7的外壳体固定安装在夹紧气缸固定架16上，夹紧气缸导向块26水平固定安装在夹紧气缸固定架16上，压头18设置在夹紧气缸导向块26上方，两个夹紧组件的两个夹紧气缸固定架16相对安装在第一侧板1和第二侧板2之间，每个夹紧气缸7的活塞的伸出端上套装有压头18，压头18紧贴夹紧气缸导向块26滑动。起到导向作用，避免其转动。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1-图3和图9说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，重送机构包括楔形体4、电机10、弹性联轴器67、第一重送轴24、第二重送轴25、第一重送轴齿轮13、第二重送轴齿轮14、两个重送组件、两个楔形体第一侧板22、两个楔形体第二侧板23、两个楔形体第三侧板42、两个平键68、四个重送轴轴承71和多个楔形体侧板固定螺钉41；重送组件包括重送气缸6、重送气缸固定架27、重送气缸导向块30、重送头17、重送尼龙滚轮19、重送头轴套20和重送头支撑轴21；重送头17的一端通过螺纹连接固定安装在重送气缸6活塞的伸出端，重送头17的另一端上固定安装有重送头支撑轴21，重送尼龙滚轮19和重送头轴套20由外向内依次套装在重送头支撑轴21上，楔形体4两侧的斜面分别加工有两个预浸丝移动槽，楔形体4两侧的斜面靠近顶端处分别相对设有两个楔形体第一侧板22，且每个楔形体第一侧板22通过楔形体侧板固定螺钉41安装在楔形体4上，两个楔形体第三侧板42相对设置设置在楔形体4的底端上，且每个楔形体第三侧板42通过楔形体侧板固定螺钉41安装在楔形体4上，每个楔形体第一侧板22和楔形体第三侧板42之间设有一个楔形体第二侧板23，每个楔形体第二侧板23通过楔形体侧板固定螺钉41安装在楔形体4上，楔形体4的端面分别加工有第一重送轴安装孔和第二重送轴安装孔，第一重送轴安装孔和第二重送轴安装孔平齐设置，第一重送轴安装孔和第二重送轴安装孔下方的斜面上分别加工有两个相对的切刀安装槽，楔形体4的第一重送轴安装孔内设有第一重送轴24，第二重送轴安装孔内设有第二重送轴25，第一重送轴安装孔的一端加工有一个重送轴轴承安装槽，第二重送轴安装孔的一端加工有一个重送轴轴承安装槽，第一重送轴24上设有两个重送轴轴承71，且第一重送轴24的一端通过平键68套装有一个第一重送轴齿轮13，第二重送轴25上设有两个重送轴轴承71，且第二重送轴25的一端通过平键68套装有一个第二重送轴齿轮14，第一重送轴24上沿圆周方向加工有预浸丝导向槽，第二重送轴25上沿圆周方向加工有预浸丝导向槽，第一重送轴24上的预浸丝导向槽与第二重送轴25上的预浸丝导向槽交错设置，第一重送轴齿轮13和第二重送轴齿轮14齿啮合，电机10通过弹性联轴器67与第一重送轴24的一端固定连接，电机10的外壳固定安装在第一侧板1，楔形体4安装在第一侧板1和第二侧板2之间，重送气缸6的外壳体固定安装在重送气缸固定架27上，重送气缸导向块30水平固定安装在重送气缸固定架27上，重送头17设置在重送气缸导向块30上，两个重送组件的两个重送气缸固定架27分别相对安装在第一侧板1和第二侧板2之间，一个重送组件的重送尼龙滚轮19正对第一重送轴24的预浸丝导向槽设置，另一个重送组件的重送尼龙滚轮19正对第二重送轴25的预浸丝导向槽设置，第一重送轴24的轴线与第二重送轴25的轴线平行设置，一个重送气缸6上活塞的中心线与另一个重送气缸6上活塞的中心线平行设置，每个重送气缸6活塞伸出端上的重送头17在重送气缸导向块30上滑动。起到导向作用，避免其转动。每个楔形体第一侧板22上加工有压头插入孔，压头插入孔与压头18对应设置，每个第一侧板22和相邻楔形体第二侧板23之间设有重送尼龙滚轮19插入间隙，其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，重送机构还包括带有法兰的套筒12，电机10与带有法兰的套筒12的一端固定连接，带有法兰的套筒12的另一端与第一侧板1固定连接，带有法兰的套筒12套设在弹性联轴器67上。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图9说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，剪切机构包括两个剪切组件，剪切组件包括剪切气缸44、剪切气缸固定架35、剪切气缸导向块36、切刀头37、切刀38、切刀挡板40、切刀板43和多个切刀固定螺钉39；切刀头37的一端通过螺纹连接固定安装在剪切气缸44活塞伸出端，切刀头37的另一端与切刀38的一端通过切刀固定螺钉39固定连接，切刀38的另一端与切刀挡板40固定连接，且切刀38与切刀挡板40之间设有预浸丝通过间隙，切刀板43上加工有预浸丝通过通孔，每个切刀板43安装在楔形体4上的一个切刀安装槽内，每个切刀板43上方对应设有一个切刀38和切刀挡板40，且切刀板43上的预浸丝通过通孔与切刀38和切刀挡板40上的预浸丝通过间隙并排设置，剪切气缸44的外壳体与剪切气缸固定架35固定连接，剪切气缸导向块36水平固定安装在剪切气缸固定架35上，切刀头37设置在剪切气缸固定架35上，两个剪切组件的两个剪切气缸固定架35分别相对安装在第一侧板1和第二侧板2之间，每个剪切气缸44活塞伸出端上的切刀头37在剪切气缸导向块36上滑动，起到导向作用，避免其转动。每个楔形体第二侧板23和相邻楔形体第三侧板42之间设有切刀插入间隙，其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式八：结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，主压辊机构包括主压辊轴47、主压辊侧盖49、主压辊滚轮52、两个主压辊轴承48和两个密封圈51；主压辊滚轮52上加工有空气流通槽，主压辊侧盖49通过螺钉安装在主压辊滚轮52上，主压辊侧盖49和主压辊滚轮52套装在主压辊轴47上，主压辊轴承48设置在主压辊滚轮52和主压辊轴47之间，主压辊轴47的两端安装在架体的第一侧板1和第二侧板2之间，且主压辊轴47位于楔形体4的下方，主压辊轴47内加工有两个空气流通通路，主压辊轴47的两个空气流通孔与主压辊滚轮52空气流通槽连通，两个密封圈51套装在主压辊轴47上，且主压辊滚轮52通过两个密封圈51与主压辊轴47密封。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式九：结合图1和图8说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，加热机构包括第一加热组件和第二加热组件；第二加热组件包括加热箱体支架64、加热箱体34和进气管道33；第一加热组件包括一次加热风管41和风管支架65，一次加热风管41通过风管支架65固定在架体上，一次加热风管41包括入气管和出气管，入气管的一端与出气管侧壁连通，出气管顶端密封设置，出气管的出气端朝向主压辊机构设置，入气管与外部热气源连通，加热箱体34为长方形密封箱体，箱体的底端加工有预浸丝加热凹槽，进气管道33安装在加热箱体34顶端上，且进气管道33与加热箱体34密封连通，加热箱体34的侧壁加工有多个出气孔，加热箱体34通过加热箱体支架64安装在两个第二侧板2上。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式十：结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式所述一种具有二次加压加热的热塑性复合材料纤维铺放头，副压辊机构包括气缸基板8、副压气缸9、副压气缸下板53、副压辊轴57、副压辊轮58、两个副压辊侧板55、两个副压辊轴承56和多个副压辊侧板连接螺栓54；副压气缸9的外壳体与气缸基板8固定连接，气缸基板8安装在安装在架体的另一侧上，副压气缸9的活塞杆向下伸出设置，副压气缸9活塞杆底端与副压气缸下板53固定连接，副压气缸下板53通过多个副压辊侧板连接螺栓54与两个副压辊侧板55固定连接，副压辊轮58通过两个副压辊轴承56套装在副压辊轴57上，副压辊轴57的两端分别与两个副压辊侧板55固定连接，副压辊轴57的轴线与主压辊轴47的轴线平行设置。其它与具体实施方式五相同。

工作原理

在楔形体4相对侧面上布置有两路丝路，在两个第一侧板1上由上至下布置有固定在其上的针对每条丝路中预浸丝的夹紧机构、重送机构和剪切机构，夹紧气缸7、重送气缸6和剪切气缸44与外部气源连通，夹紧机构的夹紧气缸7做伸缩运动进行夹紧浸丝，重送机构的重送气缸6做伸缩运动进行重送浸丝，剪切机构的剪切气缸44做伸缩运动进行剪切浸丝，楔形体4上安装有第一重送轴24、第二重送轴25，第一重送轴24、第二重送轴25通过电机10第一重送轴齿轮13和第二重送轴齿轮14带动转动，在楔形体4相对侧面上布置有两路丝路，在第一侧板1和第二侧板2之间由上至下布置有固定在其上的针对每条丝路中预浸丝的夹紧机构、重送机构和剪切机构，夹紧气缸7、重送气缸6和剪切气缸44与外部气源连通，夹紧机构的夹紧气缸7做伸缩运动进行夹紧预浸丝，重送机构的重送气缸6做伸缩运动进行重送预浸丝，剪切机构的剪切气缸44做伸缩运动进行剪切预浸丝，楔形体4上安装有第一重送轴24、第二重送轴25，第一重送轴24、第二重送轴25通过电机10第一重送轴齿轮13和第二重送轴齿轮14带动转动。

在第一侧板1和第二侧板2之间布置有主压辊轴47、主压辊滚轮52、主压辊侧盖49、两个主压辊轴承48和两个密封圈51组成的主压辊整体，主压辊整体随铺放头整体上下运动，可以对预浸丝实施第一次加压功能。主压辊整体之前布置有固定在第一侧板1上的一次加热风管41和风管支架65组成的一次加热送丝机构，一次加热风管41接通外置热风风源对楔形体4丝路中送下的预浸丝进行一次加热并通过风力的作用将预浸丝吹送到主压辊整体下方。主压辊整体之后布置有固定在第一侧板1和第二侧板2上的加热箱体支架64、加热箱体34和进气管道33组成的二次加热机构，进气管道33可以连接外置热风风源，热风进入加热箱体34对经过一次加压的预浸丝进行二次加热，并通过加热箱体34侧面的风孔流出，使热风不断进入加热箱体34内加热预浸丝，保持内部温度均匀恒定。第一侧板1后端固定有二次加压机构，副压气缸9与外部气源连通，做伸缩运动并提供压力，带动副压辊对经过二次加热的预浸丝进行二次加压。

当铺放开始时重送机构的重送气缸6活塞伸出，带动重送头17、重送尼龙滚轮19、重送头轴套20和重送头支撑轴21组成的重送机构前端部分将预浸丝压紧到第一重送轴24、第二重送轴25的丝槽表面上时，电机10开始转动，通过第一重送轴齿轮13和第二重送轴齿轮14带动第一重送轴24、第二重送轴25转动，由于摩擦力的作用，第一重送轴24、第二重送轴25会将预浸丝沿丝路送下来，一次加热机构与二次加热机构接通外部热风风源，预浸丝在重送机构和一次加热机构提供的热风作用下被送到主压辊主体下方，主压辊随铺放头整体下压，将预浸丝压在芯模上并且铺放头连同主压辊主体向前运动，重送机构电机停转，重送气缸活塞收回，预浸丝随主压辊主体的滚动不断送下被铺在芯模上，经过一次加压后进入加热箱体34进行二次加热，随着铺放头的向前运动，二次加热后的预浸丝铺层到达副压辊的下方，副压气缸9活塞杆伸出，带动副压辊压到铺层上进行二次加压。

当某一路预浸丝铺放到铺放轨迹终点而需要停止铺放时，该丝路上的夹紧气缸7活塞杆伸出，带动压头18将该丝路中的预浸丝压紧在楔形体4的丝槽表面上，该丝路上的剪切气缸44活塞杆伸出，带动切刀38将该丝路中的预浸丝剪短。当该路预浸丝铺放到铺放轨迹下一起点而需要开始铺放时，该丝路上的重送气缸6活塞杆伸出，带动重送机构前端部分将该丝路中的预浸丝压紧到第一重送轴24或第二重送轴25的丝槽表面上，夹紧气缸7和剪切气缸44活塞杆缩回，压头18和切刀38收回，电机10开始转动，通过第一重送轴齿轮13和第二重送轴齿轮14带动第一重送轴24、第二重送轴25转动，由于摩擦力的作用，会将该路预浸丝沿丝路送下来，重新在一次加热机构、一次加压机构、二次加热机构、二次加压机构的作用下铺到芯模上。