一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及疊層碳布穿刺設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳纖維立體織物成型 的穿刺與壓實裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維織物是近40年來發(fā)展起來的性能最優(yōu)的纖維增強結(jié)構(gòu)，主要用于航空、航 天、汽車、醫(yī)療及新技術(shù)領(lǐng)域。整體穿刺技術(shù)是三維織物的一種成型技術(shù)，其工藝采用預(yù)先 制造的機織布置于等距密排Z向鋼針方針的頂端，機織布在穿刺模板與鋼針方陣的頂端， 機織布在穿刺模板與鋼針方陣的相對運動下，被鋼針刺過，并被推至鋼針的下端實施加壓 密實，待達(dá)到一定高度后，再由Z向纖維逐一取代Z向鋼針，如此形成機織物整體穿刺織物。 碳纖維立體織物穿刺裝置是將疊層碳纖維織物放置在穿刺模板上，通過控制系統(tǒng)自動完成 碳纖維織物的整體穿刺與壓實工作。
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人們逐步將以往手工操作的流程、工藝與信息、微電子、自 動化、精密制造等技術(shù)有機結(jié)合起來，以提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度。與傳統(tǒng)的手工操作 相比，自動化生產(chǎn)裝備具有操作準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，降低勞動強度，節(jié)省生產(chǎn)成本的優(yōu)點。為 此，人們研制了各種穿刺設(shè)備。
[0004] 學(xué)術(shù)論文"碳布整體穿刺織物編織工藝與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化"對碳布整體穿刺織物編 織工藝技術(shù)進行了詳細(xì)研究，對整體穿刺編織工藝中碳布的纖維運動模式和力學(xué)行為，以 及Z向鋼針的力學(xué)行為進行了系統(tǒng)的分析研究，其中設(shè)計并研制了整體穿刺機等設(shè)備，該 設(shè)備通過高精度油缸和液壓系統(tǒng)控制穿刺模板的上下運動來完成對碳布的整體穿刺，完成 碳布整體穿刺后，通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力，增加模板的向下作用力，經(jīng)過一定時間的保持 壓力，拆除模板穿刺機上行，完成一次加壓密實。其不足在于那個油缸的精度受液壓油溫升 的影響不穩(wěn)定，從而影響碳纖維立體織物的成型質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供了一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實 裝置，該裝置可實現(xiàn)碳布穿刺與壓實的自動化、連續(xù)化，并能夠提高整體穿刺成型碳纖維立 體織物的生產(chǎn)效率。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題本實用新型一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置 予以實現(xiàn)的技術(shù)方案是：一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置，包括上端驅(qū)動裝置， 由三相異步電機驅(qū)動小帶輪通過V帶帶動大帶輪；所述大帶輪與離合器一端緊固連接，另 一端安裝在左側(cè)的側(cè)板上，所述離合器與曲軸的一端鍵連接，該曲軸的另一端與制動器鍵 連接；所述曲軸通過四個軸承座固定于上板；所述制動器固定在右側(cè)的側(cè)板上；所述左右 兩側(cè)的側(cè)板通過支撐筋與所述上板相連，兩條支撐鋁型材與兩側(cè)板連接保持其與所述上板 的垂直度；曲軸連桿固定在所述曲軸中間，下端通過連接座與穿刺裝置的上穿刺板連接，所 述上穿刺板通過穿刺連接板與穿刺下板相連，所述上穿刺板和穿刺下板的四角位置均設(shè)有 直線軸承并分別套裝在四根光軸上；所述四根光軸兩端通過光軸座分別固定在所述上板和 底板上；通過三相異步電機的旋轉(zhuǎn)帶動穿刺模板完成穿刺動作；移動板通過四角的所述直 線軸承套在四根所述光軸上并通過絲杠螺母與梯形絲杠連接，移動板上固定著移動式工作 臺；所述移動式工作臺的X-Y平臺底板上固定有Y-步進電機，通過驅(qū)動滾珠絲杜來驅(qū)動 Y-工作臺在Y方向運動，所述Y-工作臺上固定有X-步進電機驅(qū)動滾珠絲杠來實現(xiàn)X-工作 臺在X方向運動；所述X-工作臺上裝有步進電機驅(qū)動的蝸輪蝸桿減速器來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺 下板上的旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動；固定移動板的兩根所述梯形絲杠底端與伺服電機連接；所述 伺服電機固定在底板的下端；通過控制所述Y-步進電機，移動式工作臺移出預(yù)穿刺位置將 裝有超長穿刺鋼針的鋼針陣列固定在X-Y工作臺的旋轉(zhuǎn)工作臺上。
[0007] 控制系統(tǒng)包括人機界面、PLC可編程邏輯控制器、與交流伺服電機聯(lián)接的交流伺服 電機驅(qū)動器、與所述閉環(huán)步進電機聯(lián)接的閉環(huán)步進電機驅(qū)動器；所述人機界面用于指令的 輸入與顯示，所述人機界面通過數(shù)據(jù)線與PLC可編程邏輯控制器相連，將信號傳輸?shù)絇LC可 編程邏輯控制器中，PLC可編程邏輯控制器向所述交流伺服電機驅(qū)動器、所述步進電機驅(qū)動 器及所述三相異步電機發(fā)出脈沖信號，從而控制所述移動板的升降和所述工作臺在XY軸 上的移動、旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)及帶輪的轉(zhuǎn)動，使穿刺模板移動到穿刺位置從而完成碳布的 加壓與密實工藝。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型用于疊層機織碳布的穿 刺與壓實，實現(xiàn)了疊層機織碳布的穿刺加壓密實功能的自動化，提高了工作效率、降低了工 作人員的勞動強度。
【附圖說明】
[0009] 下面通過參考附圖并結(jié)合實例具體地描述本實用新型，本實用新型的優(yōu)點和實現(xiàn) 方式將會更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對本實用新型的解釋說明，而不構(gòu)成對本實 用新型的任何意義上的限制，在附圖中：
[0010] 圖1是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的主視圖；
[0011] 圖2是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的左視圖；
[0012] 圖3是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的俯視圖；
[0013] 圖4是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的示意圖；
[0014] 圖5是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置移動工作臺主視圖；
[0015] 圖6是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置移動工作臺左視圖；
[0016] 圖7是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置移動工作臺俯視圖；
[0017] 圖8是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置移動工作臺立體圖；
[0018] 圖9本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的控制系統(tǒng)框圖；
[0019] 圖10是本實用新型碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置的穿刺速度計算方法 示意圖；
[0020] 圖中：
[0021] 1、上端驅(qū)動裝置 2、穿刺裝置 3、移動式工作臺
[0022] 101、曲軸 102、曲軸連桿 103、軸承座
[0023] 104、離合器 105、制動器 106、大帶輪
[0024] 107、側(cè)板 108、支撐鋁型材 109、支撐筋
[0025] 110、連接座 111、小帶輪 112、三相異步電機
[0026] 113、位置傳感器A 114、位置傳感器B 115、上板
[0027] 201、穿刺上板 202、穿刺連接板 203、穿刺下板
[0028] 204、穿刺板 205、光軸 206、直線軸承
[0029] 207、光軸座 301、X-Y工作臺 302、梯形絲杠
[0030] 303、絲杠螺母 304、底板 305、伺服電機
[0031] 306、接近開關(guān) 307、移動板 301-1、X-Y滑臺底板
[0032] 301-2、Y-步進電機 301-3、接近開關(guān) 301_4、接近開關(guān)固定導(dǎo)軌
[0033] 301-5、Y-工作臺 301-6、X-工作臺 301-7、蝸輪蝸桿減速器板
[0034] 301-8、旋轉(zhuǎn)工作臺下板 301-9、旋轉(zhuǎn)工作臺 301-10、X-步進電機
[0035] 301-11、蝸輪蝸桿減速器
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細(xì)地描述。
[0037] 如圖1所示，本實用新型一種碳纖維立體織物成型的穿刺與壓實裝置，包括上端 驅(qū)動裝置1，所述上端驅(qū)動裝置1由三相異步電機112驅(qū)動小帶輪111通過V帶帶動大帶 輪106 ;所述大帶輪106與離合器104 -端緊固連接，另一端安裝在左側(cè)的側(cè)板107上，所 述離合器104與曲軸101的一端鍵連接，該曲軸101的另一端與制動器105鍵連接；所述曲 軸101通過四個軸承座103固定于上板115 ;所述制動器固定在右側(cè)的側(cè)板107上；所述左 右兩側(cè)的側(cè)板107通過支撐筋109與所述上板115相連，兩條支撐鋁型材108與兩側(cè)板107 連接保持其與所述上板115的垂直度；曲軸連桿102固定在所述曲軸101中間，下端通過連 接座110與穿刺裝置2的上穿刺板201連接，所述上穿刺板201通過穿刺連接板202與穿 刺下板203相連，所述上穿刺板201和穿刺下板203的四角位置均設(shè)有直線軸承206并分 別套裝在四根光軸205上；所述四根光軸205兩端通過光軸座207分別固定在所述上板115 和底板304上；通過三相異步電機112的旋轉(zhuǎn)帶動穿刺模板完成穿刺動作；
[0038] 如圖2所示，移動板307通過四角的所述直線軸承206套在四根所述光軸205上 并通過絲杠螺母303與梯形絲杠302連接，移動板307上固定著移動式工作臺3 ;
[0039] 如圖5所示為