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CN105109063A - 高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统及其制备方法 - Google Patents

高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统及其制备方法，包括模腔、第一机械臂、第一裁切机、第二裁切机、主控机和模压机；所述第一机械臂由主控机通信控制交替进行从第一裁切机到模腔以及从第二裁切机到模腔的运动；所述第一机械臂与第一裁切机和第二裁切机之间的距离≤第一机械臂的工作距离。本发明的制备系统是全自动化的制备设备，采用机械臂来进行织物铺设，仅仅只需要一名电脑操控员工，不仅大大降低人工，而且极大地提高了铺设的一致性和精确度，采用本发明的制备系统能大大提高性能纤维多轴向织物预成型体的准备效率和质量。

Description

高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统及其制备方法。
背景技术
现代制造业，比如机械零件制造、高铁零部件制造以及汽车工业，对性能要求越来越高。比如汽车工业，轻量化、节能降耗和降低排放污染是现在汽车发展的趋势，而轻量化必须从改进汽车的材料出发，研制性能更好更轻的汽车材料从而带来的能源消耗的减少，进而排放污染随之降低，汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面，新材料对于汽车工业的发展史至关重要的。
碳纤维增强复合材料以及其他高性能纤维多轴向织物作为最近几年迅速崛起的新兴材料，与传统材料相比，具有比强度高、比模量高、质量轻、抗疲劳性能好及减振性能优良等诸多优点。这类织物的最新工艺是RTM工艺，RTM工艺的主要原理是在模腔中铺放增强材料预成型体，该工艺环保、效率高，精确度好。但当生产量较大时，就需要预成型体能够快速高效的完成。现有的工艺中，都是人工铺放到模腔中，效率低下，而且精确度也没法保证。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种快速高效的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统。
实现本发明第一个目的的技术方案是高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，包括模腔、第一机械臂、第一裁切机、第二裁切机、主控机和模压机；所述第一机械臂由主控机通信控制交替进行从第一裁切机到模腔以及从第二裁切机到模腔的运动；所述第一机械臂与第一裁切机和第二裁切机之间的距离≤第一机械臂的工作距离。
高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统还包括声波切割刀。
所述模压机和声波切割刀与主控机通信连接。
所述模腔的中心位置处设置一个激光发射器；所述第一机械臂的端部设置一个激光接收器。
所述第一机械臂的抓持爪有两对；所述第一裁切机和第二裁切机的中部分别设置面积小于裁切后高性能纤维多轴向织物面积的升降托盘。
所述模压机的工作温度可调。
为了方便机械臂操作，所述模腔设置在第一裁切机和第二裁切机之间，且与第一裁切机和第二裁切机等距。
更为优化的制备系统还包括第二机械臂、第三裁切机和第四裁切机；所述第三裁切机和第四裁切机分别与第一裁切机和第二裁切机相对设置；所述第二机械臂由主控机通信控制交替进行从第三裁切机到模腔以及从第四裁切机到模腔的运动；所述第二机械臂与第三裁切机和第四裁切机之间的距离≤第二机械臂的工作距离；所述模腔设置在第一裁切机、第二裁切机、第三裁切机和第四裁切机之间，且与第一裁切机、第二裁切机、第三裁切机和第四裁切机等距；所述第二机械臂的端部设置一个激光接收器；所述第二机械臂的抓持爪有两对；第三裁切机和第四裁切机的中部分别设置面积小于裁切后高性能纤维多轴向织物面积的升降托盘。
本发明的第二个目的是提供一种高性能纤维多轴向织物预成型体的制备方法。
实现本发明第二个目的的技术方案是，一种高性能纤维多轴向织物预成型体的制备方法，采用一个机械臂和两个裁切机；按照以下步骤进行：
步骤一：编织高性能纤维多轴向织物，预定型；
步骤二：同时使用第一裁切机、第二裁切机将预定型的高性能纤维多轴向织物的裁切成所需要的形状；
步骤三：由第一机械臂交替从第一裁切机和第二裁切机将步骤二得到的织物放置在模腔内；
步骤四：采用模压机进行模压；
步骤五：采用声波切割刀完成高性能纤维多轴向织物预成型体的修边。
如果采用两个机械臂和四个裁切机，则按照以下步骤进行：
步骤一：编织高性能纤维多轴向织物，预定型；
步骤二：同时使用第一裁切机、第二裁切机、第三裁切机和第四裁切机将预定型的高性能纤维多轴向织物的裁切成所需要的形状；
步骤三：由第一机械臂第二机械臂交替从第一裁切机和第二裁切机、第三裁切机和第四裁切机将步骤二得到的织物放置在模腔内；
步骤四：采用模压机进行模压；
步骤五：采用声波切割刀完成高性能纤维多轴向织物预成型体的修边。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：(1)本发明的制备系统是全自动化的制备设备，采用机械臂来进行织物铺设，仅仅只需要一名电脑操控员工，不仅大大降低人工，而且极大地提高了铺设的一致性和精确度，采用本发明的制备系统能大大提高高性能纤维多轴向织物预成型体的准备效率和质量。
(2)本发明的制备系统还包括最后用来修边的声波切割刀，能够使得制备出的预成型体品质更好。
(3)本发明的模压机和声波切割刀与主控机通信连接，这样能够通过主控机来智能控制模压机的模压时间、温度以及次数，控制声波切割刀切割的尺寸等，更为精确。
(4)本发明考虑到织物放置如果不一致，对最终的成型体的品质有影响，因此在模腔和机械臂上设置了激光发射和接收器，形成激光对中机构，有效地确保了织物在模腔内放置的一致性。
(5)本发明的机械臂采用抓持织物两侧的方式，这样对织物没有损伤，同时设置面积小于织物的升降托盘，能够更好的让机械臂抓持到织物的两侧。
(6)本发明的模腔设置在两个裁切机的中间，这样能够方便机械臂的操作。
(7)本发明还可以设置第二机械臂以及第三第四裁切机，这样效率能够更高。
(8)本发明的制备方法实现了预成型体的全自动化制备，相比普通成型工艺，普通成型工艺均为人工铺设，所使用织物为未做过前道处理的普通织物，并配以喷胶使其定型，最后再模压，本发明方法大大降低了人工，并且提前将织物进行定型，直接在最后模压过程中将各层织物粘结在一起，为可工业化、快速有效大批量生产提供了一套有效方法。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明制备系统的结构框图。
图2为本发明制备系统的另一种结构框图。
附图中标号为：
模腔1、第一机械臂2、第一裁切机3、第二裁切机4、主控机5、模压机6、声波切割刀7、第二机械臂8、第三裁切机9、第四裁切机10。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，包括模腔1、第一机械臂2、第一裁切机3、第二裁切机4、主控机5、模压机6和声波切割刀7；第一机械臂2由主控机5通信控制交替进行从第一裁切机3到模腔2以及从第二裁切机4到模腔1的运动；第一机械臂2与第一裁切机3和第二裁切机4之间的距离≤第一机械臂2的工作距离。模压机6和声波切割刀7与主控机5通信连接。模腔1的中心位置处设置一个激光发射器；第一机械臂2的端部设置一个激光接收器。第一机械臂2的抓持爪有两对；第一裁切机3和第二裁切机4的中部分别设置面积小于裁切后高性能纤维多轴向织物面积的升降托盘。模压机6的工作温度可调。模腔1设置在第一裁切机3和第二裁切机4之间，且与第一裁切机3和第二裁切机4等距。
制备工艺为：
步骤一：编织高性能纤维多轴向织物，预定型；
步骤二：同时使用第一裁切机3、第二裁切机4将预定型的高性能纤维多轴向织物的裁切成所需要的形状；
步骤三：由第一机械臂2交替从第一裁切机3和第二裁切机4将步骤二得到的织物放置在模腔1内；主控机5控制第一机械臂2工作，当第一机械臂2运动到第一裁切机3附近时，第一裁切机3的升降托盘将织物托起，第一机械臂2的两对抓持爪相对抓住织物的两侧边，水平抬起织物并放入模腔1中，由于模腔1上设有激光放射器，第一机械臂2的激光接收器能够据此进行织物对中；然后第一机械臂2从第二裁切机4上用同样的方式将织物放置到模腔1中；
步骤四：采用模压机6进行模压；模压机6的温度可以调节，在本实施例中模压机6的温度设置高中低三档，高温为大于120℃，中温为80℃～120℃，低温为50℃～80℃，根据预定型织物上定型剂的软化温度设定；
步骤五：采用声波切割刀7完成高性能纤维多轴向织物预成型体的修边。
(实施例2)
见图2，本实施例的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，在实施例1的基础上，还包括第二机械臂8、第三裁切机9和第四裁切机10；第三裁切机9和第四裁切机10分别与第一裁切机3和第二裁切机4相对设置；第二机械臂8由主控机5通信控制交替进行从第三裁切机9到模腔2以及从第四裁切机10到模腔1的运动；第二机械臂8与第三裁切机9和第四裁切机10之间的距离≤第二机械臂8的工作距离；模腔1设置在第一裁切机3、第二裁切机4、第三裁切机9和第四裁切机10之间，且与第一裁切机3、第二裁切机4、第三裁切机9和第四裁切机10等距；第二机械臂8的端部设置一个激光接收器；第二机械臂8的抓持爪有两对；第三裁切机9和第四裁切机10的中部分别设置面积小于裁切后高性能纤维多轴向织物面积的升降托盘。
制备工艺为：
步骤一：编织高性能纤维多轴向织物，预定型；
步骤二：同时使用第一裁切机3、第二裁切机4、第三裁切机9和第四裁切机10将预定型的高性能纤维多轴向织物的裁切成所需要的形状；
步骤三：由第一机械臂2第二机械臂8交替从第一裁切机3和第二裁切机4、第三裁切机9和第四裁切机10将步骤二得到的织物放置在模腔1内；两个机械臂从四个裁切机上交替放置织物
步骤四：采用模压机6进行模压；
步骤五：采用声波切割刀7完成高性能纤维多轴向织物预成型体的修边。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：包括模腔(1)、第一机械臂(2)、第一裁切机(3)、第二裁切机(4)、主控机(5)和模压机(6)；所述第一机械臂(2)由主控机(5)通信控制交替进行从第一裁切机(3)到模腔(2)以及从第二裁切机(4)到模腔(1)的运动；所述第一机械臂(2)与第一裁切机(3)和第二裁切机(4)之间的距离≤第一机械臂(2)的工作距离。
2.根据权利要求1所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：还包括声波切割刀(7)。
3.根据权利要求2所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：所述模压机(6)和声波切割刀(7)与主控机(5)通信连接。
4.根据权利要求3所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：所述模腔(1)的中心位置处设置一个激光发射器；所述第一机械臂(2)的端部设置一个激光接收器。
5.根据权利要求4所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：所述第一机械臂(2)的抓持爪有两对；所述第一裁切机(3)和第二裁切机(4)的中部分别设置面积小于裁切后高性能纤维多轴向织物面积的升降托盘。
6.根据权利要求5所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：所述模压机(6)的工作温度可调。
7.根据权利要求6所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：所述模腔(1)设置在第一裁切机(3)和第二裁切机(4)之间，且与第一裁切机(3)和第二裁切机(4)等距。
8.根据权利要求6所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的制备系统，其特征在于：还包括第二机械臂(8)、第三裁切机(9)和第四裁切机(10)；所述第三裁切机(9)和第四裁切机(10)分别与第一裁切机(3)和第二裁切机(4)相对设置；所述第二机械臂(8)由主控机(5)通信控制交替进行从第三裁切机(9)到模腔(2)以及从第四裁切机(10)到模腔(1)的运动；所述第二机械臂(8)与第三裁切机(9)和第四裁切机(10)之间的距离≤第二机械臂(8)的工作距离；所述模腔(1)设置在第一裁切机(3)、第二裁切机(4)、第三裁切机(9)和第四裁切机(10)之间，且与第一裁切机(3)、第二裁切机(4)、第三裁切机(9)和第四裁切机(10)等距；所述第二机械臂(8)的端部设置一个激光接收器；所述第二机械臂(8)的抓持爪有两对；所述第三裁切机(9)和第四裁切机(10)的中部分别设置面积小于裁切后高性能纤维多轴向织物面积的升降托盘。
9.一种高性能纤维多轴向织物预成型体的制备方法，其特征在于：采用权利要求7所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的准备系统；按照以下步骤进行：
步骤一：编织高性能纤维多轴向织物，预定型；
步骤二：同时使用第一裁切机(3)、第二裁切机(4)将预定型的高性能纤维多轴向织物的裁切成所需要的形状；
步骤三：由第一机械臂(2)交替从第一裁切机(3)和第二裁切机(4)将步骤二得到的织物放置在模腔(1)内；
步骤四：采用模压机(6)进行模压；
步骤五：采用声波切割刀(7)完成高性能纤维多轴向织物预成型体的修边。
10.一种高性能纤维多轴向织物预成型体的制备方法，其特征在于：采用权利要求8所述的高性能纤维多轴向织物预成型体的准备系统；按照以下步骤进行：
步骤一：编织高性能纤维多轴向织物，预定型；
步骤二：同时使用第一裁切机(3)、第二裁切机(4)、第三裁切机(9)和第四裁切机(10)将预定型的高性能纤维多轴向织物的裁切成所需要的形状；
步骤三：由第一机械臂(2)第二机械臂(8)交替从第一裁切机(3)和第二裁切机(4)、第三裁切机(9)和第四裁切机(10)将步骤二得到的织物放置在模腔(1)内；
步骤四：采用模压机(6)进行模压；
步骤五：采用声波切割刀(7)完成高性能纤维多轴向织物预成型体的修边。
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