一种基于平面四连杆机构的双向铺压装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于四连杆机构的双向铺压装置，包括安装基板、固定丝束导向器、双向铺压头和一对双向摆臂装置，其中，安装基板的第一端面用于限制双向铺压头的摆动位置；固定丝束导向器的两端分别固定于两个安装基板的内侧面上，用于将来自不同方向的丝束汇集整合成并均匀排布后喂入双向铺压头；两个双向摆臂装置分别位于两个安装基板的外侧面，分别用于连接其中一个安装基板与双向铺压头的一端，使得双向铺压头能在两个位置之间来回切换，两个位置适合于对丝束进行正向铺压和反向铺压。本发明专利技术使得铺压头在单程铺放结束后不需要进行扭转和回程空驶，就可以直接进行反向铺放，极大地提高了铺压效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于平面四连杆机构的双向铺压装置
本专利技术涉及复合材料自动铺放成型
，具体涉及一种基于平面四连杆机构的双向铺压装置，尤其适用于多束复合纤维丝束材料铺放成型过程，主要用于实现对复合材料进行双向的丝束导向、合束及铺放功能。
技术介绍
复合材料具有高比强度、高比模量、耐疲劳、减振性好、工艺性好等优点，这些优点对飞行器的性能具有很大的价值，在航天航空工业中已经得到了广泛的应用。同时在其他行业，如体育器材、船舶、高铁等领域，复合材料的用量也在日益增多。对高曲率轮廓复材整体构件，如飞机机身段，以及其他诸如喷气发动机整流罩、进气道、喷管、锥形管、压气机叶片、圆形或“C”形通道管等椭圆高曲率轮廓整体复材构件，使用复合材料自动铺带机设备将难以满足铺放制造的要求。复合材料自动铺丝机由于可以对多束窄条丝带进行单独控制，可根据铺放层轮廓形状对丝束进行独立切断控制，可铺放复杂的、甚至带窗口的曲面。因此，对于此类复杂构件，需要使用自动铺丝机来实现铺放加工制造。铺丝头前端的导向铺压装置是铺丝机核心部件，担负着对多条纤维丝束的导向、收束、合束及在模具表面铺敷的功能，保证来自不同方向不同角度的多条纤维丝束经过导向合束装置，顺利形成分布均匀、表面平整的纤维布匹，在铺压辊的作用下，在模具表面实现稳定的高质量铺放效果。传统的导向合束装置为非对称结构，丝束进入铺压装置的导向合束通道与铺压装置位置固定，无法逆向铺放；同时，也因为结构限制，铺丝头无法进行旋转掉头，只能进行单方向纤维丝束铺敷，因此回程为空驶状态，导致铺放效率较低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在解决传统铺压装置只能实现单向铺丝功能、回程空驶、铺放效率较低问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于四连杆机构的双向铺压装置，包括一对安装基板、一个固定丝束导向器、一个双向铺压头和一对双向摆臂装置，其中，所述安装基板为平板结构，其中一个安装基板的一个主表面与另一安装基板的一个主表面相互面对，该相互面对的主表面为内侧面，不相互面对的主表面为外侧面；所述安装基板的第一端面与另一安装基板的第一端面位于同一平面上，所述第一端面分别用于限制所述双向铺压头的摆动位置；所述双向铺压头用于将来自固定丝束导向器的丝束进行铺压；所述固定丝束导向器的两端分别固定于所述两个安装基板的内侧面上，用于将来自不同方向的丝束汇集整合并均匀排布后喂入所述双向铺压头；所述两个双向摆臂装置分别位于所述两个安装基板的外侧面，分别用于连接其中一个安装基板与所述双向铺压头的一端，使得所述双向铺压头能在两个位置之间来回切换，所述两个位置适合于对丝束进行正向铺压和反向铺压。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述每个双向摆臂装置包括两个平行的摆臂，摆臂的两端分别与双向铺压头和安装基板枢轴连接。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述双向摆臂装置可通过连接驱动器的拔杆进行驱动，以使所述双向铺压头在所述两个位置之间进行切换。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述安装基板的第一端面具有与所述双向铺压头相配合的啮合结构。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述固定丝束导向器包括双面导向体、左盖板和右盖板，其中，所述双面导向体为端面为等腰梯形的柱体，该端面固定连接于所述安装基板的内侧面，使得柱体的长度方向垂直于该内侧面；所述梯形端面的两条侧边所在的侧面为两个第一安装面，其分别安装左盖板和右盖板，以构成丝束导向通道。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述第一安装面上开有导向凹槽，该导向凹槽与覆盖在第一安装面上的所述左盖板或右盖板构成所述丝束导向通道。根据本专利技术的一种具体实施方式，在每条所述导向凹槽的内部，开有导气孔，带有一定压力的气体从导气孔中吹入所述导向凹槽。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述双向导向体的底面开有进气孔，所述双面导向体一个端面开有工艺气孔；所述工艺气孔将每条导向凹槽内的导气孔和所述进气孔连通起来，使得由所述进气孔通入的气体能够经由工艺气孔而从各导气孔流出。根据本专利技术的一种具体实施方式，通过所述导气孔的气体的温度低于所述丝束的温度。根据本专利技术的一种具体实施方式，通过所述导气孔的气体的压力和温度是可调的。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述双向铺压头包括一对单侧丝束导向器、一个铺压辊和两个支座，其中，所述铺压辊为圆柱形部件，其两端分别支承于所述支座上，且该所述铺压辊能够绕其中心轴转动；所述两个单侧丝束导向器均为长条型结构，其设置于该铺压辊的中心轴的两侧，且其长度方向平行于所述铺压辊的中心轴，且其两端均分别固定于所述两个支座上；所述支座用于固定两个单侧丝束导向器以及位于单侧丝束导向器之间的铺压辊，形成铺压辊和单侧丝束导向器之间的固定位置关系，同时，支座还作为中间连接件，将双向铺压头和双向摆臂装置连接到一起。根据本专利技术的一种具体实施方式，在所述两个支座之间，并且围绕所述两个单侧丝束导向器设置一个中空环状的刚性保持架，该刚性保持架的两端和所述支座稳定连接在一起。根据本专利技术的一种具体实施方式，在所述铺压辊的两端分别设置一个端盖，该端盖与所述支座固定连接，由此对铺压辊进行轴向限位，防止铺压辊轴向蹿动。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述支座与所述两个单侧丝束导向器的两端通过T形连接器进行固定连接。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述单侧丝束导向器包括主导向体、浮动双向配丝器和盖板，所述主导向体用于与所述支座固定连接，接收来自所述浮动双向配丝器的丝束并将其导向至所述铺压辊；所述浮动双向配丝器构成丝束导向通道，作为固定丝束导向器的延伸部分，用于对来自固定丝束导向器的丝束进行导向与合束；所述盖板用于和所述浮动双向配丝器装配，构成封闭的丝束导向通道。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述主导向体为长条型的板状，用于构成所述丝束通道的一个侧面；所述主导向体的面向铺压辊的一侧为第一安装面，在主导向体的长度方向上的两端的部分分别具有从第一安装面向铺压辊凸出的凸起部；所述凸起部位于主导向体的宽度方向的靠近铺压辊的一侧，该凸起部的一个侧面为与铺压辊的表面形状一致的弧形工作曲面；在所述两个凸起部之间，沿着主导向体的长度方向开有平行于其宽度方向的辅助导向通道，辅助导向通道供丝束穿入。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述浮动双向配丝器为端面为梯形的柱体，柱体的长度方向与主导向体的长度方向一致；所述柱体的四个侧面分别是上底面、下底面和两个侧面，两个侧面与底面之间的夹角相等，两个侧面分别是第一安装面和第二安装面，所述第一安装面上开有多个连通两个底面的第一导向凹槽，所述第二安装面上开有多个连通两个底面的第二导向凹槽。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述主导向体的辅助导向通道包括多个第一辅助导向通道和多个第二辅助导向通道，分别对应所述浮动双向配丝器的第一导向凹槽和第二导向凹槽。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述浮动双向配丝器的第一导向凹槽和第二导向凹槽的宽度相等，且在所述浮动双向配丝器的长度方向上相互交错排列，由此第一导向凹槽和第二导向凹槽均在本侧面上以与凹槽宽度相等的间隔排列。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述盖板为板状结构，固定于所述浮动双向配丝器的与主导向体相对的另一侧面。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述支座为板状结构，其主平面呈现一个长边向外侧凸出的矩形形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于四连杆机构的双向铺压装置，包括一对安装基板(a)、一个固定丝束导向器(b)、一个双向铺压头(c)和一对双向摆臂装置(d)，其中，所述安装基板(a)为平板结构，其中一个安装基板(a)的一个主表面与另一安装基板的一个主表面相互面对，该相互面对的主表面为内侧面，不相互面对的主表面为外侧面；所述安装基板的第一端面(a1)与另一安装基板的第一端面(a1)位于同一平面上，所述第一端面分别用于限制所述双向铺压头(c)的摆动位置；所述双向铺压头(c)用于将来自固定丝束导向器(b)的丝束进行铺压：所述固定丝束导向器(b)的两端分别固定于所述两个安装基板(a)的内侧面上，用于将来自不同方向的丝束汇集整合并均匀排布后喂入所述双向铺压头(c)；所述两个双向摆臂装置(d)分别位于所述两个安装基板(a)的外侧面，分别用于连接其中一个安装基板(a)与所述双向铺压头(c)的一端，使得所述双向铺压头(c)能在两个位置之间来回切换，所述两个位置适合于对丝束进行正向铺压和反向铺压。

【技术特征摘要】
1.一种基于四连杆机构的双向铺压装置，包括一对安装基板(a)、一个固定丝束导向器(b)、一个双向铺压头(c)和一对双向摆臂装置(d)，其中，所述安装基板(a)为平板结构，其中一个安装基板(a)的一个主表面与另一安装基板的一个主表面相互面对，该相互面对的主表面为内侧面，不相互面对的主表面为外侧面；所述安装基板的第一端面(a1)与另一安装基板的第一端面(a1)位于同一平面上，所述第一端面分别用于限制所述双向铺压头(c)的摆动位置；所述双向铺压头(c)用于将来自固定丝束导向器(b)的丝束进行铺压；所述固定丝束导向器(b)的两端分别固定于所述两个安装基板(a)的内侧面上，用于将来自不同方向的丝束汇集整合并均匀排布后喂入所述双向铺压头(c)；所述两个双向摆臂装置(d)分别位于所述两个安装基板(a)的外侧面，分别用于连接其中一个安装基板(a)与所述双向铺压头(c)的一端，使得所述双向铺压头(c)能在两个位置之间来回切换，所述两个位置适合于对丝束进行正向铺压和反向铺压；所述双向铺压头(c)包括一对单侧丝束导向器(c1)、一个铺压辊(c2)和两个支座(c3)，其中，所述铺压辊(c2)为圆柱形部件，其两端分别支承于所述支座(c3)上，且该所述铺压辊(c2)能够绕其中心轴转动；所述两个单侧丝束导向器(c1)均为长条型结构，其设置于该铺压辊(c2)的中心轴的两侧，且其长度方向平行于所述铺压辊(c2)的中心轴，且其两端均分别固定于所述两个支座(c3)上；所述支座(c3)用于固定两个单侧丝束导向器(c1)以及位于单侧丝束导向器(c1)之间的铺压辊(c2)，形成铺压辊(c2)和单侧丝束导向器(c1)之间的固定位置关系，同时，支座(c3)还作为中间连接件，将双向铺压头(c)和双向摆臂装置(d)连接到一起；所述单侧丝束导向器(c1)包括主导向体(c1-1)、浮动双向配丝器(c1-2)和盖板(c1-3)，所述主导向体(c1-1)用于与所述支座(c3)固定连接，接收来自所述浮动双向配丝器(c1-2)的丝束并将其导向至所述铺压辊(c2)；所述浮动双向配丝器(c1-2)构成丝束导向通道，作为固定丝束导向器(b)的延伸部分，用于对来自固定丝束导向器(b)的丝束进行导向与合束；所述盖板(c1-3)用于和所述浮动双向配丝器(c1-2)装配，构成封闭的丝束导向通道。2.如权利要求1所述的基于四连杆机构的双向铺压装置，其特征在于，所述每个双向摆臂装置(d)包括两个平行的摆臂(d1)，摆臂(d1)的两端分别与双向铺压头(c)和安装基板枢轴连接。3.如权利要求2所述的基于四连杆机构的双向铺压装置，其特征在于，所述双向摆臂装置(d)可通过连接驱动器(f)的拔杆(e)进行驱动，以使所述双向铺压头(c)在所述两个位置之间进行切换。4.如权利要求1所述的基于四连杆机构的双向铺压装置，其特征在于，所述安装基板(a)的第一端面(a1)具有与所述双向铺压头(c)相配合的啮合结构。5.如权利要求1所述的基于四连杆机构的双向铺压装置，其特征在于，所述固定丝束导向器(b)包括双面导向体(b1)、左盖板(b2)和右盖板(b5)，其中，所述双面导向体(b1)为端面为等腰梯形的柱体，该端面固定连接于所述安装基板(a)的内侧面，使得柱体的长度方向垂直于该内侧面；所述梯形端面的两条侧边所在的侧面为两个第一安装面(b1-1)，其分别安装左盖板(b2)和右盖板(b5)，以构成丝束导向通道。6.如权利要求5所述的基于四连杆机构的双向铺压装置，其特征在于，所述第一安装面(b1-1)上开有导向凹槽(b1-2)，该导向凹槽(b1-2)与覆盖在第一安装面(b1-1)上的所述左盖板(b2)或右盖板(b5)构成所述丝束导向通道。7.如权利要求6所述的基于四连杆机构的双向铺压装置，其特征在于，在每条所述导向凹槽(b1-2)的内部，开有导气孔(b1-3)，带有一定压力的气体从导气孔(b1-3)中吹入所述导向凹槽(b1-2)。8.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴保林，贾立好，徐德，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11