本发明属于纤维增强构件加工制造领域，涉及多种纤维复合材料弯曲构件的折弯成型装置及方法，可成型多种形状、结构、尺寸的复合材料弯曲构件。
背景技术
随着纤维增强复合材料在民用、军用上的应用越来越广泛，相应的自动多次温控折弯纤维增强复合材料的机器相对匮乏，有待于发展。现有的折弯机多为手工一次一角度折边，更适用于金属板材制成的简单弯曲件的一个角度折弯成形；不能实现自动连续折边，也不能实现对需要加热的高强度金属板材的加热、成形一体化，更无法对需要加热到玻璃化温度下才能成型的聚合物、预浸料等弯曲件进行温控折弯加工，且不能调节门幅。因此，加工自动化程度低、效率低，对工人技术水平要求高，成型质量难以保证，不能调幅。基于此现状，本发明公开了一种用于各种纤维增强预浸料折弯成型的低成本、高效率折弯装置和方法，可用于热固性和热塑性两种树脂基体的纤维增强预浸料的多个九十度折弯部位同时进行成型-加热固化，且可以调节门幅，适应与不同规格尺寸产品要求，此折弯装置生产的产品适用于汽车、船舶、桥架、支吊架等行业领域。
技术实现要素：
本发明所要解决的的技术问题是实现对纤维增强预浸料的加热、折弯成型、固化一体化，本发明所采用的技术方案是：
一种纤维增强复合材料构件的折弯装置，包括平行对称的导轨部件，导轨部件上方设有电机轴及若干个加热部件，加热部件两端设置支撑部件，支撑部件与导轨部件通过螺栓连接，两侧的加热部件分别螺栓连接夹持部件a、夹持部件b，夹持部件b上安装刀具，电机轴两端通过键配合链轮，链轮的齿与链条部件啮合，链条部件布置在导轨部件上，电机轴一端通过键连接电机一。
上述方案中，所述导轨部件底端为底板，底板上表面的内侧焊接有垂直于地面的漩涡状导轨b，导轨b内侧连接相同形状的导轨a，两导轨b之间通过撑档进行连接，底板上表面靠中间位置焊接两个平行且竖直的撑板，撑板顶端焊接上板，上板上设有通孔，实现导轨部件与支撑部件的连接。
上述方案中，所述加热部件包括加热棒、气囊a、气囊盒、温度传感器以及套管，气囊盒位于加热部件的两端，气囊盒内部连接气囊a、外侧连接加热棒，加热棒与套管套合，套管与温度传感器套合，气囊盒内侧设置充气圆柱孔a。
上述方案中，所述夹持部件两端各设置一个连接板，两连接板之间焊接一对凹槽形气囊架，气囊架凹槽处连接气囊b，气囊架设置充气圆柱孔b。
上述方案中，所述链条部件包含若干个链条结合件单元，每个链条结合件单元包括夹头链板、设有通孔的椭圆状链板、衬套、滚子，滚子外部套合衬套，链板套合在滚子的两端之后，滚子一端再套合夹头链板。
上述方案中，所述夹头链板包括链板部分、l型链板及表面带凹槽的长方体，链板部分与链板的形状相同，链板部分上依次焊接l型链板、长方体，长方体被气囊a夹持。
上述方案中，所述支撑部件包括电机二、若干个直齿、若干齿轮、平板、条板、调节轴、若干个棍子、丝杠、端板、丝杠螺母、导向杆及垫块，调节轴一端通过轴承与端板连接，另一端与电机通过键连接，靠近端板一端的调节轴上键连接若干个齿轮，齿轮与直齿啮合，直齿下方设有平板，直齿与平板之间焊接一对平行且竖直的条板，两条板套合若干个棍子，电机二的电机座通过螺栓与丝杠螺母连接，丝杠螺母设有供丝杠、导向杆穿过的通孔，丝杠与丝杠螺母之间通过螺纹配合，导向杆两端分别被垫块固定，丝杠两端与垫块通过轴承配合，丝杠一端与垫块配合之后设有手柄；直齿远离齿轮的一端为扁平状，可伸入凹槽里。
一种纤维增强复合材料构件的折弯方法，包括以下步骤：
步骤1)：电机二控制着直齿插入、退出凹槽；
步骤2)：纤维增强预浸料穿过各个加热部件喂入到夹持部件a的上下两气囊架之间的间隙，对着上下气囊架上的充气圆柱孔b开始充气，气囊b开始充气膨胀，通过膨胀力夹持住喂入的纤维增强预浸料的一端，夹持部件a的上下两气囊架充气并带动纤维增强预浸料的一端走到所需位置；
步骤3)：每个充气圆柱孔b开始充气，气囊a开始膨胀，夹持住长方体，此时电机二驱动直齿退出凹槽，电机一启动，电机一驱动链条部件沿着导轨内凹槽运动，电机一依次带动加热部件走动；电机一启动并驱动其它加热部件走到所需刻度位置，直至最后一个加热部件和夹持部件b带动纤维增强预浸料另一端沿导轨路径走到最终位置；
步骤4)：此时电动机一停机，各个气囊a、b还处于充气状态，各加热部件根据步骤3)已达到最终成型形状的各个折弯拐角处和两端处，支撑纤维复合材料构件；各加热部件开始对纤维增强预浸料的折弯处进行加热，让纤维增强复合材料构件形状预固化成型或最终成型；
步骤5)：刀具对纤维增强预浸料另一端进行切割，获得所需形状的纤维增强复合材料构件；
步骤6)：加热部件退出，让出落料空间，夹持部件a、夹持部件b的气囊b放气，松开纤维增强预浸料两端，让成品纤维增强复合材料构件靠重力落料；
步骤7)：各个加热部件由电机一驱动归位，支撑部件支撑住各个加热部件，各加热部件的气囊a放气，进入下一工作循环。
进一步，所述电机一驱动第t个加热部件与第t+1个加热部件走动的间隔转数n的计算公式为n＝△l/d，其中△l指的是第t个加热部件与第t+1个加热部件沿着导轨路径走的相对距离，d为链轮分度圆直径；电机一驱动第t个加热部件与第t+1个加热部件的气囊充气时间间隔t的计算公式为：t＝n/n，n为电机一每分钟转数。
本发明的有益效果是：本发明通过漩涡状导轨自动实现多次折弯纤维增强复合材料,提高加工效率；电机轴、加热棒、套管、气囊架、气囊b的长度均与撑挡的长度相同，同时调节上述部件的长度可调节装置门幅，实现不同宽度的纤维增强复合材料生产；加热棒通过加热使软的纤维增强复合材料的拐角、两端处加热固化成型，并通过温度传感器测量加热棒的温度，温控加热固化成型，无需人工用红外温度枪等测温仪器测温度。
附图说明
图1为纤维增强复合材料构件折弯装置结构示意图；
图2为图1刀具处局部放大示意图；
图3为导轨部件示意图；
图4为导轨部件搭子处局部放大示意图；
图5为导轨示意图；
图6为导轨内凹槽局剖放大示意图；
图7为加热部件示意图；
图8为加热部件局部放大示意图；
图9为夹持部件示意图；
图10为链条部件的链条结合件单元示意图；
图11为支撑部件示意图；
图12为支撑部件局部放大示意图；
图13为链轮、链条部件、导轨装配处局部放大示意图；
图14为加热部件、夹持部件、链条部件、支撑部件装配局部放大示意图；
图15为纤维增强复合材料构件成型方法示意简图。
图中：10、导轨部件，20、加热部件，30、夹持部件，301、夹持部件a，302、夹持部件b，40、链条部件，50、支撑部件，1、刀具，2、电机轴，3、链轮，4、电机一，5、电机二，11、底板，12、三角筋，13、撑板，14、上板，15、搭子，16、撑档，17、导轨a，18、导轨b，19、凸耳，21、加热棒，22、气囊a，23、气囊盒，231、充气圆柱孔a，232、气囊空间,233、凹槽,24、温度传感器，25、套管，31、连接板，32、气囊架，321、充气圆柱孔b,33、气囊b，331、通孔,41、夹头链板，411、表面带凹槽的长方体，412、l型链板，42、链板，421、链板a，422、链板b，423、链板c，43、衬套，431、衬套a,432、衬套b,44、滚子，441、滚子a，442、滚子b，45、卡片，501、直齿，502、齿轮，503、平板，504、条板，505、调节轴，506、棍子，507、丝杠，508、端板，509、丝杠螺母，510、导向杆，511、垫块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明技术方案进行详细说明。
坐标系如图1所示，未标方向的图都延用图1坐标系。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，用于纤维增强复合材料构件的折弯装置包括左右平行对称的导轨部件10，导轨部件10上方依次设置了八个加热部件20，加热部件20左右方向与地面平行布置。前后两端的加热部件20分别螺栓连接夹持部件a301、夹持部件b302，夹持部件30左右两端方向平行地面。导轨部件10导轨内凹槽里布满链条部件40，链条部件40外凸表面与导轨部件10的导轨内凹槽表面贴合(图13)。加热部件20两端设置支撑部件50，支撑部件50的垫块511与导轨部件10的上板14(图3、图11)通过螺栓连接。夹持部件b302上安装有刀具1(图2)，加热部件20前方的导轨部件10设置电机轴2，电机轴2左右两端方向与地面平行。电机轴2左右两端通过键配合链轮3，链轮3的齿与链条部件40啮合(图13)。电机轴2左端通过键与电机一4安装，且电机一4的底座平行于地面。
如图3所示，导轨部件10底端为带有两个通孔的底板11，底板11的通孔与地面通过膨胀螺栓连接固定，底板11上表面前后两端与竖直且相互平行的一对三角筋12下端通过焊接固定，底板11上表面的内侧还焊接有垂直于地面的漩涡状导轨b18，导轨b18内侧连接导轨a17，导轨a17与导轨b18前后端各焊接2个带孔凸耳19，导轨a17与导轨b18的凸耳19通过螺栓连接(图5)，导轨a17与导轨b18可以分离，用以安装链条部件40(图6、图13)。两三角筋12之间的底板11上表面靠中间位置焊接两个平行且竖直的撑板13，撑板13顶端焊接上板14，上板14上表面后端设有四个通孔，与两个垫块511的通孔通过螺栓连接，实现导轨部件10与支撑部件50的连接(图11)。两导轨b18一侧两凸耳19中间通过焊接的搭子15(图4)各连接一个撑档16，搭子15设有螺纹孔，通过螺栓连接撑档16，撑挡16也可以更换不同长度，以便实现调节纤维增强复合材料构件产品门幅的作用，电机轴2与撑挡16的长度相同。
如图7所示，加热部件20包括一个加热棒21、四个气囊a22、两个e字型的气囊盒23、一个温度传感器24以及一个套管25，加热部件20左右两端各设置一个气囊盒23，气囊盒23内侧上下方向各设置一个凸出的充气圆柱孔a231，气囊盒23外侧上下方向各设置一个气囊空间232，气囊空间232上方为凹槽233，气囊空间232与气囊a22通过胶水连接，气囊a22内侧通孔在气囊空间232与充气圆柱孔a231对接，气囊盒23内侧设有四个矩形分布的螺纹孔，用以与夹持部件30螺栓安装(图14)。四个矩形分布的螺纹孔中心位置设有一个螺纹孔，与加热棒21一端螺纹连接，加热棒21可以像撑挡16一样更换不同长度，加热棒21、套管25均与撑挡16的长度相同，以保证开档距离一致。加热棒21与套管25套合，套管25设有通孔，与圆柱形温度传感器24套合(图8)，温度传感器24用以测量加热棒21的温度。
如图9所示，每个夹持部件30左右两端各设置一个连接板31，连接板31上下端各有一个通孔，其与加热部件20通过螺栓连接(图14)，连接板31上下通孔之间焊接一对凹槽形气囊架32的一端，上、下气囊架32的上、下表面各设置两个凸出的充气圆柱孔b321；气囊架32凹槽处通过胶水连接气囊b33，上、下气囊b33的上、下表面各设置两个通孔331，通孔331在气囊架32凹槽内与充气圆柱孔b321对接，气囊架32、气囊b33均与撑挡16的长度相同，以保证开档距离一致。
如图10所示，链条部件40包含若干个链条结合件单元，每个链条结合件单元包括一个夹头链板41、三个设有两个通孔的椭圆状的链板42(链板a421、链板b422、链板c423)、两个衬套43(衬套a431、衬套b432)、两个滚子44(滚子a441、滚子b442)、两个卡片45，圆柱状的滚子44外表面套合中空衬套43，链板421的一个通孔套合在滚子a441一端，滚子a441的另一端依次套合链板b422、c423的一个通孔，链板b422的另一个通孔套合在滚子b442的一端，链板a421、c423的另一个通孔不进行套接，夹头链板41是在链板42上依次焊接l型链板412、表面带凹槽的长方体411，滚子b442另一端套接夹头链板41链板部分的通孔，夹头链板41链板部分的另一通孔套接在链板a421外侧的滚子a441一端，夹头链板41、链板42套接好之后，再分别利用卡片45卡接在滚子上进行固定，使链条结合件单元形成一个整体。
若干个链条结合件单元均匀地分布在导轨a17、导轨b18的凹槽内，且与链轮3啮合(图13)。
长方体411被上、下两个充气膨胀气囊a22夹持紧(图14)，链条部件40带动气囊a22移动，从而带动加热部件20、夹持部件30移动。
如图11、图12所示，每个支撑部件50包括电机5、若干个直齿501(图中仅画出八个)、若干齿轮502(图中仅画出八个)、一个平板503、两个条板504、一个调节轴505、若干个棍子506(图中仅画出七个)、一个丝杠507、一个端板508、一个丝杠螺母509、一个导向杆510及两个垫块511。
调节轴505一端通过轴承与端板508连接，调节轴505另一端与电机二5通过键连接，靠近端板508一端的调节轴505上键连接若干个齿轮502，齿轮502与直齿501啮合，直齿501下方设有平板503，直齿501与平板503之间焊接一对平行且竖直的条板504，两条板504套合若干个棍子506，使得棍子506与直齿501下表面相接触，减小摩擦力；电机二5的电机座通过螺栓与丝杠螺母509连接，丝杠螺母509设有供丝杠507、导向杆510穿过的通孔，丝杠507与丝杠螺母509之间通过螺纹配合，导向杆510两端分别被垫块511固定，丝杠507两端与垫块511通过轴承配合，丝杠507一端与垫块511配合之后设有手柄，实现调节轴505的移动；直齿501远离齿轮502的一端为扁平状，可伸入凹槽233里(图14)，实现支撑不充气加热部件20的作用。
沿着导轨b18外表面贴有带刻度的标尺,用来确定纤维预浸料最终成型后各个加热部件20所在位置及加热部件20之间的相对距离。电机一4驱动第t(本实施例t＝1、2、3…7)个加热部件20、第t+1个加热部件20，两加热部件间隔转数n所用的时间，即对应等于第t个加热部件20与第t+1个加热部件20充气间隔时间。
使用上述装置的纤维增强复合材料构件折弯成型方法，如图15，包括以下几个工序步骤：
步骤1)、如图7、11、14，电机二5控制着直齿51插入、退出凹槽233，直齿51插入凹槽233起到支撑着不工作的加热部件20，直齿51退出凹槽233，则加热部件20即将工作；
步骤2)、如图1、14，纤维增强预浸料穿过各个加热部件20喂入到夹持部件a301的上下两气囊架32之间的间隙，对着上下气囊架32上的充气圆柱孔b321开始充气，气囊b33开始充气膨胀，通过膨胀力夹持住喂入的纤维增强预浸料的一端，夹持部件a301的上下两气囊架32充气并带动纤维增强预浸料的一端走到所需位置；
步骤3)、如图1、11、14，每个充气圆柱孔b321开始充气，气囊a22开始膨胀，夹持住长方体411，此时电机二5驱动直齿51退出凹槽233，电机一4启动，电机一4驱动链条部件40沿着导轨内凹槽运动，电机一4依次带动加热部件20走动(各个加热部件的气囊充气有时间间隔)；电机一4驱动第t个与第t+1个加热部件走动的间隔转数n和第t个加热部件与第t+1个加热部件的气囊充气时间间隔t计算公式如下：
n＝△l/d(1)
t＝n/n(2)
其中：△l指的是第t个与第t+1个加热部件20沿着导轨路径走的相对距离，d为链轮3分度圆直径，n为电机一4每分钟转数；
电机一4启动并驱动其它加热部件走到所需刻度位置，直至最后一个加热部件20和夹持部件b302带动纤维增强预浸料另一端沿导轨路径走到最终位置；
步骤4)、此时电动机一4停机，各个气囊a22、b33还处于充气状态，各加热部件根据步骤3)已达到最终成型形状的各个折弯拐角处和两端处，支撑纤维复合材料构件；各加热部件开始对纤维增强预浸料的折弯处进行加热，让纤维增强复合材料构件形状预固化成型(对热固性纤维增强预浸料)或最终成型(对热塑性纤维增强预浸料)；
步骤5)、如图2，刀具1对纤维增强预浸料另一端进行切割，获得所需形状的纤维增强复合材料构件；
步骤6)、加热部件退出，让出落料空间，夹持部件a301、夹持部件b302的气囊b33放气，松开纤维增强预浸料两端，让成品纤维增强复合材料构件靠重力落料；
步骤7)、各个加热部件20由电机一4驱动归位，支撑部件50支撑住各个加热部件20,各加热部件20的气囊a22放气，进入下一工作循环。
工业应用性：本发明所提供的纤维增强复合材料构件的折弯制造装置及方法，实现了纤维增强预浸料的加热、成型、固化一体化加工，适用于不同种类纤维增强的热塑性和热固性复合材料折弯件的加工，零件形状、尺寸可调，可广泛用于产品可用于汽车、船舶、桥架、支吊架等行业领域。
上面结合附图对本发明进行的示例性描述，尤其是有关加热部件、夹持部件、导轨漩涡形结构布局及支撑部件的结构，仅是方便本技术方案的实施说明而做了具体化，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，均在本发明的保护范围之内。