一种旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头，本发明专利技术涉及旋转剪切机构和铺放头，本发明专利技术的目的是解决铺放轨迹边界存在间隙和重叠缺陷的问题，它包括电机、机座、法兰轴、主动齿轮、直线导轨、刀架组件、延长阶梯轴、被动齿轮、气缸套筒和气缸；它包括旋转剪切机构，重送机构、夹紧机构、第一导向滚轮、跳滚轮、第二导向滚轮、转接板、第三导向滚轮、料盘、压辊气缸、压辊和架体。电机壳体安装在机座上，法兰轴固定套装在电机的输出轴上，法兰轴与主动齿轮连接，气缸的活塞杆与延长阶梯轴的一端连接，刀架组件安装在延长阶梯轴的另一端上，气缸套筒的另一端与被动齿轮固定连接，主动齿轮与被动齿轮齿啮合。本发明专利技术属于基复合材料自动化成型技术领域。领域。领域。
【技术实现步骤摘要】
一种旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头
[0001]本专利技术涉及旋转剪切机构和铺放头，具体涉及旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头。属于基复合材料自动化成型
技术介绍
[0002]航空航天高端装备轻量化一直是工业界重点关注的问题，相比于传统金属材料，先进树脂基复合材料不仅具有质量轻、强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优点，而且集设计制造一体化可用于成型复杂构件，目前已成为继铝、钢、钛之后的第四大航空航天结构材料。
[0003]关于树脂基复合材料的自动化成型技术，主要有纤维缠绕、自动铺带和自动铺丝。其中，自动铺丝结合了纤维缠绕和自动铺带的优点，在模具表面可以沿着曲线路径进行铺放，具有很大的灵活性。自动铺丝装置通常由铺丝头、纱架系统和运动平台机床或机器人组成，其中运动平台主要实现铺丝头的快速移动和空间坐标的定位，纱架系统主要用于预浸料的放置和衬纸的回收，而铺丝头作为核心部件又分别包括了张力控制、夹紧、重送、剪断、压辊和加热机构，分别实现预浸丝的进给、导向、张紧、剪断、重送、辊压和加热等功能。在铺放过程中，通过实时控制丝束的剪断和再重送，可以使预浸丝适应模具曲面边界的变化，保证复杂结构的加工要求。随后在加热设备和压辊共同作用下，不同层之间的预浸丝紧密贴合，最后经过固化工艺形成构件。因此，自动铺丝适用于成型大曲率、复杂曲面构件，且还具有成型效率高、适应性强等优势，在航空航天领域具有比纤维缠绕和自动铺带更加广泛的应用。
[0004]但目前自动铺丝装置的一个缺点也比较突出，在铺放到轨迹边界处时，由于现有的剪断机构仅有一个自由度，使得切刀永远沿垂直于纤维轴向的方向切断预浸丝，在铺放角度不垂直或平行于边界时，会导致铺放轨迹边界处留下一个三角形间隙，或者完全覆盖形成重叠，如图1所示。间隙会降低构件的力学性能，重叠会导致构件厚度不均匀影响装配精度，两种缺陷均会显著降低构件质量。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是解决铺放轨迹边界存在间隙和重叠缺陷的问题，进而提供一种旋转剪切机构和自动铺丝成型的铺放头。
[0006]所述技术问题是通过以下方案解决的：
[0007]它包括电机、机座、法兰轴、主动齿轮、直线导轨、刀架组件、延长阶梯轴、被动齿轮、气缸套筒和气缸；电机壳体安装在机座上，电机输出轴的端部与机座转动连接，法兰轴固定套装在电机的输出轴上，法兰轴与主动齿轮固定连接，法兰轴和主动齿轮设置在机座内，气缸的壳体与气缸套筒的一端固定连接，气缸的活塞杆与延长阶梯轴的一端固定连接，刀架组件安装在延长阶梯轴的另一端上，气缸套筒的另一端与被动齿轮固定连接，气缸套筒套设在气缸的活塞杆与延长阶梯轴上，气缸套筒与机座转动连接，延长阶梯轴与机座转动连接，主动齿轮与被动齿轮齿啮合。
[0008]它包括旋转剪切机构，重送机构、夹紧机构、第一导向滚轮、跳滚轮、第二导向滚轮、转接板、第三导向滚轮、料盘、压辊气缸、压辊和架体；料盘转动连接安装在架体上，第三导向滚轮转动安装在料盘上方的架体的一端上，第二导向滚轮转动连接安装在架体的另一端上，第三导向滚轮和第二导向滚轮等高设置，转接板安装在第三导向滚轮和第二导向滚轮之间的架体上，跳滚轮和第一导向滚轮转动连接设置在第二导向滚轮下方的架体上，跳滚轮通过气缸转动连接安装在架体上，跳滚轮和第一导向滚轮位于第二导向滚轮的两侧设置，夹紧机构、重送机构和旋转剪切机构由上至下依次安装在第一导向滚轮下方的架体上，压辊通过压辊气缸安装在架体的底端上。
[0009]本专利技术与现有技术相比包含的有益效果是：
[0010]本申请的旋转剪切机构1重量轻。可适用于额定负载较小的机器人铺放头，因此，在旋转剪切机构应保证零部件集成性好，体积小、材料轻质。
[0011]本申请的结构满足不同树脂含量的预浸带及结构特点。根据铺放时粘度的差异，实现树脂含量的预浸料在进行剪切。
[0012]本专利技术中机座102采用轻质铝合金材料，主动齿轮105和被动齿轮113传动比为1，使得旋转剪切机构轻质且结构紧凑。同时，气缸选型时充分设定最大裁剪力为100N，以适用不同复合材料的裁剪，如热固性/热塑性碳纤维预浸料、热固性/热塑性玻璃纤维预浸料等。刀片长度可适用于标准丝束6.35mm、12.7mm及25.4mm预浸丝的剪切。
[0013]本申请的旋转剪切机构在铺放角度不垂直或平行于边界时，可以解决不同铺放区域或单独铺放区域边界中的存在的间隙重叠缺陷，可以有效提升复合材料铺放成型质量。
[0014]现有技术对于在铺放角度不垂直或平行于边界时，由于剪切结构角度固定，单独铺放区域中的边界出现的毛边，需要二次工艺进行修复，如车削或磨削，本专利技术由于边界裁剪整齐，不存在毛边现象，故减少了二次工艺，有效提升了复合材料铺放成型效率。
[0015]由图5可知本专利技术由于剪切结构可以自由变换角度，因此特别适合用于起始角和终止角不断变化的变角度铺放。本专利技术还可用于铺放区域较多、边界较多的构件的铺放成型，例如直径变化的锥形构件铺放。
附图说明
[0016]图1铺放边界的间隙和重叠缺陷示意图。
[0017]图2旋转剪切机构的轴测图。
[0018]图3旋转剪切机构的剖视图。
[0019]图4为自动铺丝成型的铺放头的示意图。
[0020]图5为采用本申请自动铺丝成型的铺放头铺放效果示意图。
具体实施方式
[0021]具体实施方式一：结合图2
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图3说明本实施方式，所述一种旋转剪切机构，它包括电机101、机座102、法兰轴104、主动齿轮105、直线导轨108、刀架组件109、延长阶梯轴110、被动齿轮113、气缸套筒116和气缸117；电机101壳体安装在机座102上，电机101输出轴的端部与机座102转动连接，法兰轴104固定套装在电机101的输出轴上，法兰轴104与主动齿轮105固定连接，法兰轴104和主动齿轮105设置在机座102内，气缸117的壳体与气缸套筒116
的一端固定连接，气缸117的活塞杆与延长阶梯轴110的一端固定连接，刀架组件109安装在延长阶梯轴110的另一端上，气缸套筒116的另一端与被动齿轮113固定连接，气缸套筒116套设在气缸117的活塞杆与延长阶梯轴110上，气缸套筒116与机座102转动连接，延长阶梯轴110与机座102转动连接，主动齿轮105与被动齿轮113齿啮合。刀架组件109与延长阶梯轴110螺纹连接固定。
[0022]电机101的输出轴与法兰轴104连接，传递速度和扭矩。主动齿轮105上均布4个螺纹孔，通过螺栓将主动齿轮105与法兰轴104的法兰固定在一起。厚度较小的推力滚针轴承，主动齿轮105下表面和1第一推力滚针轴承106接触，将受到的轴向力通过第一推力滚针轴承106传递到壳体上。第一深沟球轴承107一端通过机座102阶梯孔的台阶面固定，另一端通过卡紧固定的弹性挡圈固定，这样轴上的径向力通过第一深沟球轴承107传递到机座102上。
[0023]在气缸套筒116上被动齿轮113，齿轮轴上的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转剪切机构，其特征在于：它包括电机(101)、机座(102)、法兰轴(104)、主动齿轮(105)、直线导轨(108)、刀架组件(109)、延长阶梯轴(110)、被动齿轮(113)、气缸套筒(116)和气缸(117)；电机(101)壳体安装在机座(102)上，电机(101)输出轴的端部与机座(102)转动连接，法兰轴(104)固定套装在电机(101)的输出轴上，法兰轴(104)与主动齿轮(105)固定连接，法兰轴(104)和主动齿轮(105)设置在机座(102)内，气缸(117)的壳体与气缸套筒(116)的一端固定连接，气缸(117)的活塞杆与延长阶梯轴(110)的一端固定连接，刀架组件(109)安装在延长阶梯轴(110)的另一端上，气缸套筒(116)的另一端与被动齿轮(113)固定连接，气缸套筒(116)套设在气缸(117)的活塞杆与延长阶梯轴(110)上，气缸套筒(116)与机座(102)转动连接，延长阶梯轴(110)与机座(102)转动连接，主动齿轮(105)与被动齿轮(113)齿啮合。2.根据权利要求1所述一种旋转剪切机构，其特征在于：它还包括固定键(103)，电机(101)输出轴与法兰轴(104)通过固定键(103)一体连接。3.根据权利要求1所述一种旋转剪切机构，其特征在于：法兰轴(104)为中空的轴体，法兰轴(104)的法兰与主动齿轮(105)通过多个螺栓固定连接，且法兰轴(104)的轴线与主动齿轮(105)的中心线重合设置。4.根据权利要求1所述一种旋转剪切机构，其特征在于：它还包括第一推力滚针轴承(106)和第一深沟球轴承(107)，第一推力滚针轴承(106)和第一深沟球轴承(107)过盈配合套装在法兰轴(104)上，第一深沟球轴承(107)靠近主动齿轮(105)设置，且第一推力滚针轴承(106)和第一深沟球轴承(107)之间设有用于卡紧固定的弹性挡圈。5.根据权利要求1所述一种旋转剪切机构，其特征在于：它还包括第二深沟球轴承(111)、第二推力滚针轴承(112)、第三推力滚针轴承(114)和第三深沟球轴承(115)，第二深沟球轴承(111)和第二推力滚针轴承(112)过盈配合套装在被动齿轮(113)的延长套筒上，被动齿轮(113)的延长套筒通过第二深沟球轴承(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙守政，靳子昂，支好天，韩振宇，富宏亚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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