短节段纤维铺放头制造技术

本发明专利技术涉及短节段纤维铺放头。通过重新配置纤维铺放头的功能机构实现了一种用于生成复合板短路径路线应用的复合自动方法和装置。分离纤维推进和收回功能、内嵌激活汽缸以及利用仅推动激活得到了一个简化的紧凑的AFP输送头。圆形结构的纤维切割刀片提供了均匀的切割，其中在激活时，刀片提供渐进切削力且旋转以提供新的切削刃，并且当所有取向同样良好地进行切割时，需要有限的切削刃导向。嵌套在功能中且紧邻压实辊放置的机构减少了到施加点的总体纤维节段。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及短节段纤维铺放头。通过重新配置纤维铺放头的功能机构实现了一种用于生成复合板短路径路线应用的复合自动方法和装置。分离纤维推进和收回功能、内嵌激活汽缸以及利用仅推动激活得到了一个简化的紧凑的AFP输送头。圆形结构的纤维切割刀片提供了均匀的切割，其中在激活时，刀片提供渐进切削力且旋转以提供新的切削刃，并且当所有取向同样良好地进行切割时，需要有限的切削刃导向。嵌套在功能中且紧邻压实辊放置的机构减少了到施加点的总体纤维节段。【专利说明】短节段纤维铺放头
本公开总体涉及用于铺设复合材料层片的自动化方法和设备，更特别地涉及一种在铺设过程期间在底板上铺放短节段(short course)复合带条的方法和设备。
技术介绍
诸如那些用于汽车、航海和航空工业的复合结构可以使用通常被称为自动纤维铺放机(AFP)的自动化复合材料施加机器来制造。AFP机器可以被用在航空工业中，例如，用于通过在制造工具上放置相对狭窄的带状复合缝纤维带或“丝束”来制造结构组件和蒙皮。纤维带可以以平行节段的方式放在工具上，其可以大体上边对边接触以形成一个板层。 已知的AFP机器使用带条铺放头，当带条铺放头在工具表面上方由机器人设备移动时，带条铺放头分配、切割带条的节段并且将带条的节段压实在工具表面上。这些带条铺放头通常包含带条供卷筒和分配机构，分配机构将带条从供卷筒中拉出且将其导引进压实辊和工具表面之间的夹缝。在分配机构内位于压实辊上游的切刀将带条切割成期望的节段长度。因此，能够由带条铺放头铺放的带条节段的最小长度可以由该带条被压实在工具表面的点和带条被刀片切割的点之间的距离而控制。 在一些应用中，可能需要相对短节段的带条，其长度比已知的带条铺放头能够切割的最短节段长度还短。换句话说，期望的节段长度可能比压实点到切割点之间的距离短。在这些情况下，可能需要铺放比最优节段长度更长的节段，因而对该部分增加了重量和/或成本或者需要剪切过量带条的层片，或者可能需要人工铺设短节段带条，因而增加了制造过程中不期望的人力和花费。
技术实现思路
因此，需要一种允许铺放较短长度的节段的用于切割带条节段的带条铺放头和方法。 本申请公开了各种系统和方法，以解决现有带条铺放头的上述挑战。 在一个示例中，公开了用于在底板上铺放复合材料的自动纤维铺放(AFP)机。AFP机包含具有一个或多个圆形切刀刀片的第一低轮廓丝束控制模块以及具有一个或多个圆形切刀刀片的第二低轮廓丝束控制模块。AFP机进一步包含V字形模块，该模块与第一和第二低轮廓丝束控制模块连接且位于第一和第二低轮廓丝束控制模块之间，V字形模块包含位于其中的多个空气通道。AFP机进一步包含多个空气汽缸，空气汽缸与V字形模块连接并且嵌套在第一低轮廓丝束控制模块和第二低轮廓丝束控制模块之间，所述多个空气汽缸与位于V字形模块内的空气通道对齐。 第一和第二低轮廓丝束控制模块可以具有不超过约3/4英寸的高度。圆形切刀刀片可以具有不超过约3/4英寸的高度。AFP机可以进一步包含压实辊，其直径不超过约3/4英寸。圆形切刀刀片可以可拆除地与切刀摇臂连接，该摇臂被配置为通过第一切刀伸出活塞和第二切刀收回活塞围绕轴被旋转。底板可以包含平坦或几乎平坦的载荷。AFP机可以进一步包含控制单元，其被配置为访问包含用于制造复合材料零件的计算机可读指令的文件。AFP机可以进一步包含一个或多个定位设备，其被配置为当复合材料被放置在底板上时，相对于传送头操纵该底板。定位设备可以包含一个或多个NC机器、机械臂或者心轴。 在另一个示例中，自动纤维铺放(AFP)机的传送头包含V字形模块和与该V字形模块连接的第一丝束控制模块，V字形模块具有位于其内的多个空气通道。第一丝束控制模块包含丝束导引盘、支架、具有附连切刀刀片的切刀摇臂以及具有附连夹紧辊的夹紧/进料摇杆。切刀摇臂通过切刀摇杆轴与支架连接。夹紧/进料摇杆嵌套在切刀摇臂内且通过夹紧/进料摇杆轴与支架连接。多个活塞位于V字形模块内的腔体中且与空气通道连接，多个活塞与切刀摇臂和夹紧/进料摇杆对齐。 附连切刀刀片可以包含圆形切刀刀片。活塞可以包含第一切刀伸出活塞和第二切刀收回活塞，它们被配置为使切刀摇臂绕切刀摇杆轴旋转。丝束导引盘可以限定多个丝束导引路径，并且第一丝束控制模块可以包含对应的多个切刀摇臂和夹紧/进料摇杆。传送头可以被配置为在平坦或近乎平坦的载荷上铺放复合材料。传送头可以进一步包含第二丝束控制模块，其与V字形模块连接。第二丝束控制模块包含与第一丝束控制模块基本相同的部件，且位于互补位置。 在另一个示例中，公开了一种使用具有低轮廓传送头和圆形切刀刀片的AFP机在底板上放置复合材料节段的方法。该方法包含:通过伸出进料活塞，使夹紧辊与进料辊接触，由此使复合材料丝束在夹紧辊与进料辊之间沿着丝束导引槽被牵拉，从而输送一根或多根复合材料丝束通过传送头。该方法进一步包含:通过伸出切刀伸出活塞并且收回切刀收回活塞，由此使切刀摇臂绕轴旋转且降低圆形切刀刀片通过丝束导引槽，从而将复合材料丝束切割为期望的长度。该方法进一步包含:通过伸出切刀收回活塞和收回切刀伸出活塞，由此使切刀摇臂绕轴旋转且升高圆形切刀刀片离开丝束导引槽，从而收回圆形切刀刀片。 该方法可进一步包含旋转圆形切刀刀片以提供新的切割刃。该方法可进一步包含通过在降低圆形切刀刀片的几乎同时伸出夹紧活塞，从而将复合材料丝束夹紧在丝束导引槽中的适当位置。伸出活塞可以包含通过形成在V字形模块内的空气通道向该活塞供应气压。底板可以包含平坦或近乎平坦的载荷。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本申请的自动纤维铺放(AFP)机的一个示例的方框图。 图2A和2B是示出根据本申请的AFP机的一个示例的示意图。 图3示出了用于AFP机的传送头的一个示例的部分横截面图。 图4示出了用于AFP机的传送头的一个示例的分解图。 图5A到图示出了在AFP过程的各个阶段期间推杆/活塞子组件的位置。 图6是飞行器生产和维护方法学的流程图的图示。 图7是飞行器的方框图的图示。 在各附图中同样的参考编号和标记表示同样的元件。 【具体实施方式】 在下述详细描述中将参考附图，这些附图形成了详细描述的一部分，并且在这些附图中通过说明方式示出了本专利技术可以被实施的具体实施例。详细描述这些实施例是为了使本领域技术人员能够实施本专利技术，并且可以理解，在没有偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以使用其他实施例并且可以进行各种改变。因此，下面的详细描述不应被视为具有限制意义。 本申请公开了一种用于铺放复合材料板层以制造复合材料零件的系统和使用该系统的方法。具体地，该系统提供了通过重新配置纤维铺放头的功能机构来短路径节段施加复合材料板。在一些示例中，该系统包含自动层压设备，例如，自动纤维铺放(AFP)机。该层压设备包含一个或多个分配头，用于在心轴、叠层模具或工具上铺放复合材料层片。此夕卜，该层压设备包含用来切割复合材料的切割设备。在本公开的益处下，关于该系统配置和操作的额外细节和变体对于本领域技术人员将是明显的。 图1是根据本申请的自动纤维铺放(AFP)机100的一个示例的框图。在图1所示的示例中，AFP机100包含铺放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在底板上铺放复合材料的自动纤维铺放机，即AFP机，所述AFP机包含：第一低轮廓丝束控制模块，其包含一个或多个圆形切刀刀片；第二低轮廓丝束控制模块，其包含一个或多个圆形切刀刀片；V字形模块，其连接到所述第一低轮廓丝束控制模块和第二低轮廓丝束控制模块，并且位于所述第一低轮廓丝束控制模块和第二低轮廓丝束控制模块之间，所述V字形模块包含位于其内的多个空气通道；以及多个汽缸，其连接到所述V字形模块，并且嵌套于所述第一低轮廓丝束控制模块和所述第二低轮廓丝束控制模块之间，所述多个汽缸与位于所述V字形模块内的空气通道对齐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·T·豪斯特，B·A·约翰逊，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US