[发明专利]双带铺放装置及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种双带铺放装置及方法，属于复合材料成型领域。

技术背景

随着航空航天工业的发展，先进复合材料越来越多的应用于航空航天器大型构件的制造，如何快速高效地成型航空航天器件成为当今研究的热点。自动铺放技术作为一种先进复合材料自动化成型技术被广泛应用于航空航天领域，相对于传统手工铺叠成型方式，大大提高了加工效率、产品质量，降低了制造成本。但是，铺放机单个铺放头的设计还是遏制了铺放产品的生产效率。

发明内容

本发明旨在提出一种高效复合材料铺放装置，在保证具有铺带基本功能的同时，使用两个铺放头同时铺放成型。

一种双带铺放装置，其特征在于：包括工作台，安装于工作台上可实现X方向平移的龙门架；安装于龙门架可实现Y方向平移的小车，安装于小车上可实现Z方向旋转和进给铺放头；小车与铺放头构成Z方向上的铺放头组件；上述铺放头组件为两组。

利用所述双带铺放装置的双带铺放方法，其特征在于包括以下过程：利用龙门架、小车为铺放头提供X、Y方向的运动，同时铺放头可在小车上沿Z轴调整铺放高度；两个铺放头进行双带铺放。

上述两组铺放头组件可以均安装于同一龙门架左、右两侧；利用位于同一龙门架上的两个铺放头进行双带铺放。该方式中，两铺放头装配于同一龙门架，两铺放头在X方向上同时运动，在Y方向上可以单独控制，互不干涉，通过配合插补完成不同铺放角度的铺放；

上述龙门架可以为两个，每个龙门架上各安装一铺放头组件；利用位于不同龙门架的两个铺放头进行双带铺放。该方式中，两铺放头单独装配在各自的龙门架上，两龙门架间、两铺放头间互不影响，单独控制，在配合铺放时注意避免碰撞干涉即可。

针对当前铺放设备制造大型小曲率构件时效率低下的缺点，本发明提出一种多头高效铺放装置，并提供两种高效铺放实施方式，相比现役复合材料铺带装置多一个铺放头，有效提高了成型效率，大大降低成本，并且能快速成型0°、±45°（编织式和非编织式）和90°铺层，可形成编织效果。能够同时对小曲率的大型构件进行铺放成型，有效提高加工效率。本发明在保证铺放效果的前提下，大大提高了铺放的效率，进一步降低自动铺放产品的制造成本，为铺放产品的全方位普及、高价向低价转变、军用向民用发展提出一个方案。

附图说明

图1：铺放头示意图；

图2：实施方式一示意图；

图3：实施方式二示意图；

图4：实施方式一0°铺层铺放示意图；

图5：实施方式一±45°铺层铺放示意图（编织式）；

图6：实施方式一－45°铺层铺放示意图（非编织式）；

图7：实施方式一90°铺层铺放示意图；

图8：实施方式二0°铺层铺放示意图；

图9：实施方式二±45°铺层铺放示意图（编织式）；

图10：实施方式二－45°铺层铺放示意图（非编织式）；

图11：实施方式二－45°铺层铺放示意图（非编织式、改进方案）；

图12：实施方式二90°铺层铺放示意图；

图13：实施方式二90°铺层铺放示意图（改进方案）；

图中标号名称：1、1号铺放头，2、2号铺放头，3、龙门架，4、工作台，5、模具。

具体实施方式

一种高效自动铺放装置主要适用于小曲率非封闭的自由曲面铺放。本发明涉及装置包括铺放头（图1）、龙门架、工作台等，提出两种实施方式。实施方式一中，两个铺放头装配于同一龙门架；实施方式二中，两个铺放头装配于两个相互独立的龙门架。在进行实际铺放操作时，首先根据铺放设计要求将1号铺放头1与2号铺放头2置于合适初始位置，然后根据轨迹设计生成的机器代码控制设备运行，避免干涉。

下面结合图2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13对本发明的方法做进一步说明，共有两种具体实施方式：