双弧形导轨复合材料铺丝头制造技术

一种双弧形导轨复合材料铺丝头。主要解决现有的铺丝头进行复杂曲面零件碳纤维过象限铺放时出现奇异点的问题。其特征在于：所述铺丝头连接体(4)底部通过轴(20)连接有上层铺丝头体(5)，所述上层铺丝头体(5)底部通过上层弧形导轨(12)与中层铺丝头体(6)相连，所述中层铺丝头体(6)底部通过下层弧形导轨(14)与下层铺丝头体(7)相连，且上层弧形导轨(12)与下层弧形导轨(14)在水平方向上相互垂直；所述下层铺丝头体(7)底部连接有铺丝头纱架(8)。该双弧形导轨复合材料铺丝头可以实现7轴联动，从而实现对复杂曲面零件进行碳纤维铺放，效率高，适应性强。

Composite Material Wire Laying Head for Double Arc Guideway

【技术实现步骤摘要】
双弧形导轨复合材料铺丝头
本技术涉及机床领域，具体说是一种双弧形导轨复合材料铺丝头。
技术介绍
随着技术的不断发展，大型飞机以及大型航天器都在广泛采用轻量化设计，从而获得更大的推重比，提高载荷搭载能力，加之结构强度要求不断提高，既保证强度，又要较少质量成为轻量化设计的核心问题，碳纤维复合材料成型是解决这一问题的最好途径之一。通过将碳纤维丝束有序的铺放在预制的零件模具上获得纯碳纤维的轻质结构件已经广泛用于在航空航天领域，例如飞机的机身、机翼、进气道，导弹的单体，航天器壁板等。传统的碳纤维铺放都是采用手工铺放或机器手工结合的方式，铺放效率低，铺放质量不稳定，随着铺放工艺的发展，将分切好的预浸胶碳纤维丝束通过自动铺丝机完成纤维的铺放成型，使铺放质量以及铺放速度有很大提高。自动铺丝机床是用于碳纤维纤维丝束自动铺放、铺叠的专业化设备，主要用于航空航天大型球冠类构件、椎体类构件、承力筒类构件、壁板类构件、S进气道、大型飞机机身等复杂零件碳纤维的自动成型加工。自动铺丝机的出现，改变了传统的制造工艺，提高了复合材料构件的制造速度，采用自动铺丝机铺放碳纤维具有铺放精度稳定，质量可靠，丝束间隙小且均匀，可适应空间复杂曲面铺放等特点。铺丝头是自动铺丝机床中最核心的功能部件，铺丝头安装在铺丝机滑枕或滑座上，实现俯仰、偏航和旋转运动，满足铺丝成型运动的要求。目前的铺丝头有多种结构形式，有固定纱架结构，A、B摆角结构，单摆角结构，B轴摆头结构等，目前几种结构的铺丝头无法解决过象限点铺放铺丝头部件出现瞬间加速现象，即“奇异点现象”，“奇异点现象”的出现会导致机床各个部件瞬间加速，要求机床其他部件具有更高的加速特性以及可靠性，频繁的过象限铺放要求传动系统必须具有较高的动态特性。
技术实现思路
为了克服现有的铺丝头进行复杂曲面零件的碳纤维铺放出现过象限奇异点的不足，本技术提供一种双弧形导轨复合材料铺丝头，该双弧形导轨复合材料铺丝头可以实现7轴联动，从而实现对复杂曲面零件进行碳纤维铺放，效率高，适应性强。本技术的技术方案是：一种双弧形导轨复合材料铺丝头，包括铺丝头连接体，铺丝头连接体连接在主机滑枕上，所述铺丝头连接体底部通过轴连接有上层铺丝头体，所述上层铺丝头体底部通过上层弧形导轨与中层铺丝头体相连，所述中层铺丝头体底部通过下层弧形导轨与下层铺丝头体相连，且上层弧形导轨与下层弧形导轨在水平方向上相互垂直；所述下层铺丝头体底部连接有铺丝头纱架。所述上层铺丝头体的一侧通过油缸支架铰链连接油缸，油缸上端通过油缸支架固定在主机滑枕上；所述上层铺丝头体通过轴与铺丝头连接体相连。所述上层铺丝头体上固定有上层铺丝头体减速机，上层铺丝头体减速机上端连接上层铺丝头体伺服电机，上层铺丝头体减速机输出轴通过第一齿轮连接有上层驱动齿轮，所述上层驱动齿轮连接在中层铺丝头体上。所述中层铺丝头体上固定有下层铺丝头体减速机，下层铺丝头体减速机上端连接下层铺丝头体伺服电机，下层铺丝头体减速机输出轴通过中间齿轮连接下层驱动齿轮，所述下层驱动齿轮与下层铺丝头体相连。所述下层铺丝头体上固定有铺丝头纱架减速机，铺丝头纱架减速机上连接铺丝头纱架伺服电机，铺丝头纱架减速机输出端连接有第二齿轮，第二齿轮与铺丝头纱架上的齿轮相连。本技术具有如下有益效果：由于采取上述方案，该双弧形导轨铺丝头采用双弧形导轨十字交叉布局结构，用于龙门式或卧式铺丝机对复杂曲面零件进行碳纤维铺放，与主机相连接后能够实现7轴联动控制；铺丝头设置两套圆弧形导轨，铺丝纱架在下层实现C轴回转运动，铺丝头体在两层弧形导轨上实现A、B轴摆动；铺丝头可绕铺丝头连接体上的轴沿B1轴方向实现90°角度调节，能够适应不同形状工件的碳纤维铺放，铺丝头纱架安装在铺丝头体中心位置正下方，节省空间，控制灵活度高，更换丝束速度快。双弧形导轨铺丝头进行复杂曲面零件过象限铺放时，能够避免铺丝头上部运动部件的突然加速(不会发生奇异点问题)，不需要机床部件瞬间加速，对机床稳定性以及精度保持性寿命等都产生有利影响，控制电机功率选择不需要特别大，实现了机床的节能增效，并且精度可靠，运行平稳，效率高，适应性强，能够满足各种不同规格不同类别的零件成型加工。附图说明图1是本技术的主视图；图2是本技术的左视图；图3是沿图1中A-A的剖视图；图4是沿图2中B-B的剖视图。图中1-主机滑枕，2-油缸支架，3-油缸，4-铺丝头连接体，5-上层铺丝头体，6-中层铺丝头体，7-下层铺丝头体，8-铺丝头纱架，9-油缸支架铰链，10-上层铺丝头体伺服电机，11-上层铺丝头体减速机，12-上层弧形导轨，13-上层驱动齿轮，14-下层弧形导轨，15-拖链，16-下层驱动齿轮，17-下层铺丝头体减速机，18-减速机，19-轴套，20-轴，21-螺母，22-轴承，23-齿轮，24-伺服电机，25-减速机，26-齿轮。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：由图1至图4所示，一种双弧形导轨复合材料铺丝头，包括铺丝头连接体4，铺丝头连接体4连接在主机滑枕1上，所述铺丝头连接体4底部连接有轴20，轴20外部通过轴承22连接轴套19，且轴承22端部通过螺母21固定，轴套19外部连接上层铺丝头体5。所述上层铺丝头体5与铺丝头连接体4相连部分为叉形结构，上层铺丝头体5上端卡在铺丝头连接体4两侧。所述上层铺丝头体5的一侧固定有油缸支架铰链9，油缸支架铰链9上连接油缸3，油缸3上端通过油缸支架2固定在主机滑枕1上。这样，油缸3活塞杆动作时可以驱动上层铺丝头体5绕轴20实现沿图中B1轴方向摆动。所述上层铺丝头体5底部固定有上层弧形导轨12，上层弧形导轨12由两条轨道组成，两条轨道分别固定在中层铺丝头体6两侧，从而中层铺丝头体6可沿上层弧形导轨12摆动。所述上层铺丝头体5的一侧固定有上层铺丝头体减速机11，上层铺丝头体减速机11上端连接上层铺丝头体伺服电机10，上层铺丝头体减速机11输出轴通过第一齿轮23连接有上层驱动齿轮13，所述上层驱动齿轮13连接在中层铺丝头体6上。当上层铺丝头体伺服电机10启动时，带动上层铺丝头体减速机11转动，通过第一齿轮23带动上层驱动齿轮13转动，从而使中层铺丝头体6沿上层弧形导轨12摆动，实现B轴方向的摆动。所述中层铺丝头体6底部固定有下层弧形导轨14，下层弧形导轨14由两条轨道组成，两条轨道分别固定在下层铺丝头体7两侧，从而下层铺丝头体7可沿下层弧形导轨14摆动。所述上层弧形导轨12与下层弧形导轨14在水平方向上相互垂直，因此下层铺丝头体7与中层铺丝头体6的摆动方向相互垂直。所述中层铺丝头体6上固定有下层铺丝头体减速机18，下层铺丝头体减速机18上端连接下层铺丝头体伺服电机17，下层铺丝头体减速机18输出轴通过中间齿轮连接下层驱动齿轮16，所述下层驱动齿轮16与下层铺丝头体7相连。当下层铺丝头体伺服电机17启动时，带动下层铺丝头体减速机18转动，通过中间齿轮带动下层驱动齿轮16转动，从而使下层铺丝头体7沿下层弧形导轨14摆动，实现A轴方向的摆动。所述下层铺丝头体7底部连接有铺丝头纱架8，铺丝头纱架8上固定有齿轮。所述下层铺丝头体7上固定有铺丝头纱架减速机25，铺丝头纱架减速机25上连接铺丝头纱架伺服电机24，铺丝头纱架减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双弧形导轨复合材料铺丝头，包括铺丝头连接体(4)，铺丝头连接体(4)连接在主机滑枕(1)上，其特征在于：所述铺丝头连接体(4)底部通过轴(20)连接有上层铺丝头体(5)，所述上层铺丝头体(5)底部通过上层弧形导轨(12)与中层铺丝头体(6)相连，所述中层铺丝头体(6)底部通过下层弧形导轨(14)与下层铺丝头体(7)相连，且上层弧形导轨(12)与下层弧形导轨(14)在水平方向上相互垂直；所述下层铺丝头体(7)底部连接有铺丝头纱架(8)。

【技术特征摘要】
1.一种双弧形导轨复合材料铺丝头，包括铺丝头连接体(4)，铺丝头连接体(4)连接在主机滑枕(1)上，其特征在于：所述铺丝头连接体(4)底部通过轴(20)连接有上层铺丝头体(5)，所述上层铺丝头体(5)底部通过上层弧形导轨(12)与中层铺丝头体(6)相连，所述中层铺丝头体(6)底部通过下层弧形导轨(14)与下层铺丝头体(7)相连，且上层弧形导轨(12)与下层弧形导轨(14)在水平方向上相互垂直；所述下层铺丝头体(7)底部连接有铺丝头纱架(8)。2.根据权利要求1所述的双弧形导轨复合材料铺丝头，其特征在于：所述上层铺丝头体(5)的一侧通过油缸支架铰链(9)连接油缸(3)，油缸(3)上端通过油缸支架(2)固定在主机滑枕(1)上；所述上层铺丝头体(5)通过轴(20)与铺丝头连接体(4)相连。3.根据权利要求2所述的双弧形导轨复合材料铺丝头，其特征在于：所述上层铺丝头体(5)上固定有上层铺丝头...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，王哲元，于鑫，高爱松，卜雪君，
申请(专利权)人：齐齐哈尔二机床集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23