[实用新型]一种编织纤维增强复合材料板材热压连接设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及复合材料板材连接技术领域，特别涉及一种编织纤维增强复合材料板材热压连接设备。

背景技术

随着复合材料的应用越来越广泛，特别是编织纤维增强树脂基复合材料的应用越来越广泛，复合材料与复合材料之间的连接问题成为一个重要的技术问题，例如：飞行器复合材料结构有70％以上的破坏是发生在连接部位，可见连接技术对复合材料结构整体性能有重要影响。编织纤维增强树脂基复合材料根据树脂的特性不同分为编织纤维增强热塑性复合材料和编织纤维增强热固性复合材料。编织纤维增强热塑性复合材料由于其优异的抗冲击特性和韧性得到了广泛的应用。

对于复合材料的连接，传统的机械连接，由于要对复合材料零件进行打孔，对编织纤维的损伤较严重，大大降低了接头处的连接强度；采用胶接，由于粘接剂对工作环境的苛刻要求，使得其使用范围也大大减小，采用Z-Pining连接是一种对编织纤维损伤较小的连接方式。然而传统的Z-Pining连接主要用在复合材料层合板加工制造过程中，在其预浸料或泡沫夹层的厚度方向直接嵌入刚性的短棒，用来改善材料的层间韧性、冲击损失极限、冲击后压缩强度等性能，用于零件与零件之间的连接的实例还很少。

通常Z-Pining的材料是金属材料，这样连接后的接头就存在电化学腐蚀，降低了接头的连接强度，这就要求研究Z-Pining的新材料。此外由于传统的Z-Pining是一根根独立的短棒，不利于复合材料连接的工业化大批量应用，这就要设计新的Z-Pining的结构。

随着编织纤维增强热塑性树脂基复合材料应用的普及，也涉及到一些复合材料与金属材料的连接，这也对现在的连接方式提出了新的挑战。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种编织纤维增强复合材料板材热压连接设备，实现了对编织纤维较小损伤的多工位、流水式的连接，可用于工业化大批量应用。

为了达到上述的目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种编织纤维增强复合材料板材热压连接设备，包括支架7，在支架7的中间安装有伺服转台系统6，支架7的周围依次安装有：热风加热系统1、板材打孔系统2、铆钉自动安装系统3、铆接系统5，热风加热系统1、板材打孔系统2、铆钉自动安装系统3、铆接系统5分别与伺服转台系统6的相应工位配合，铆钉供给系统4和铆钉自动安装系统3配合连接，热风加热系统1、板材打孔系统2、铆钉自动安装系统3、铆钉供给系统4、铆接系统5、伺服转台系统6分别与控制系统8连接，被连接板材9分别装夹在伺服转台系统6的工位上。

所述的热风加热系统1包括鼓风机1-1，鼓风机1-1出风口通过发热丝管1-2和热风喷嘴1-3连接，热风喷嘴1-3与被连接板材9的上端面的距离为10-20mm。

所述的板材打孔系统2包括第一气缸2-1，第一气缸2-1活塞杆与冲杆2-4连接，冲杆2-4与冲头2-5连接。

所述的铆钉自动安装系统3包括第一伺服电机3-1，第一伺服电机3-1输出轴与转臂3-3连接，转臂3-3的另一端与第二气缸3-5固定端连接，第二气缸3-5的活塞杆和气动三爪卡盘3-4连接。

所述的铆钉供给系统4包括铆钉筒4-1，铆钉筒4-1内部顺序放置着铆钉4-5，铆钉筒4-1最低端的铆钉4-5与伺服直线电机4-3接触，伺服直线电机4-3与控制系统8连接。

所述的铆接系统5包括第三气缸5-1，第三气缸5-1活塞杆与铆接系统连接杆5-4连接，铆接系统连接杆5-4与上压头5-7连接，第一加热棒5-5安装在上压头5-7的内孔中，第一温度传感器5-6安装在上压头5-7的测温孔中，第一加热棒5-5、第一温度传感器5-6与控制系统8连接，形成一个闭环温度控制系统。

所述的伺服转台系统6包括气动夹紧装置6-1，气动夹紧装置6-1连接在转盘6-6上，转盘6-6与转轴6-9上端连接，转轴6-9下端与第二伺服电机6-8输出轴连接，第二伺服电机6-8与控制系统8连接。

所述的被连接板材9包括上板9-1，上板9-1与下板9-2搭接，铆钉4-5被安装在已经完成打孔的上板9-1和下板9-2上。

所述的铆钉4-5由第一热塑性树脂基体4-5-2和连续纤维增强体4-5-1通过注射成型技术制备而成，铆钉4-5的端头部分的直径为5-10mm，厚度为1-1.5mm；铆钉的针状部分的直径0.6-1.2mm，长度为连接板厚度的2.3倍。

所述的上板9-1与下板9-2由第二热塑性树脂基体9-1-1和编织纤维增强体9-1-2利用层压成形技术制备而成。