CN103074732A

CN103074732A - 点阵复合材料平板自动编织机

Info

Publication number: CN103074732A
Application number: CN2013100361363A
Authority: CN
Inventors: 方岱宁; 曾涛; 裴永茂; 饶国光; 陈浩森
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-05-01

Abstract

一种点阵复合材料平板自动编织机，包括：复合材料平板固定机构、行走机构、纤维穿丝机构和数控编程机构。其中，固定机构紧固预先处理好的复合材料平板；行走机构可根据数控软件的设计在平行于复合材料平板的平面内x和y两个方向进行平动；纤维穿丝机构包括穿针支座和驱动机构，穿针支座可根据数控软件的设计旋转穿针的角度、松开或紧固穿针，驱动机构使穿针支座在垂直于复合材料平板进行平动；数控编程机构包括编程部件和执行部件。本发明采用机械化自动制备方法，生产效率高，编织尺寸大，质量稳定，为点阵复合材料推广用提供了工艺保障。

Description

点阵复合材料平板自动编织机

技术领域

本发明涉及一种自动编织点阵复合材料平板成型机，属于复合材料制备工程领域。

背景技术

点阵复合材料是一种通过模拟分子点阵构型而设计出来的有序多孔超轻质结构材料，这样的设计可为点阵材料减轻重量，提高其比刚度和比强度，并在同等重量下比微结构无序的金属泡沫具有更好的力学性能、吸能效果；网架间的空隙能够执行储油、配置电池、对流换热等功能化要求；同时，它还具有良好的促动、降低噪音和屏蔽电磁辐射能力。目前国内外点阵复合材料的发展尚处于起步阶段，特别是制造点阵复合材料的大型点阵复合材料编织机设备的匮乏，现有的制备方法主要是通过人工编织完成，生产效率低、劳动强度大、产品性能差、生产几何尺寸小，抑制了点阵复合材料在重要领域的应用。

现代数控技术是20世纪70年代发展起来的机床控制新技术，它是综合了微电子技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术的最新成就形成的一种高新技术，是先进制造技术的核心技术之一。数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段。

因此，本发明吸收现代复合材料制备工艺的理念，采用机械设计中成熟的数控技术，创制一种能够自动化生产点阵复合材料平板的制备机器，并在此基础上提出配套的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动编织点阵复合材料平板的成型机，采用数控的方法机械化编织，生产效率高、劳动强度低、编织尺寸大，产品质量稳定，为点阵复合材料推广使用提供了工艺保障。

本发明的技术方案如下：

一种点阵复合材料平板自动编织机，包括：复合材料平板固定机构、行走机构、纤维穿丝机构和数控编程机构。其中，

所述复合材料平板固定机构，可采用卧式或立式，分别紧固预先处理好的复合材料平板，并可根据平板尺寸设计要求，长宽可在200mm-1000mm内进行调节，两平板平行间距在5mm-80mm之间进行调节；

所述行走机构，设置在复合材料平板固定机构的两侧，分别安装导轨和伺服，行走机构可根据数控软件的设计在平行于复合材料平板的平面内x和y两个方向进行平动；

所述纤维穿丝机构，包括穿针支座、驱动机构、数控旋转部件、穿针；穿针支座设置在行走机构上，数控软件可以控制旋转穿针的角度、松开或紧固穿针；驱动机构使穿针支座垂直于复合材料平板进行运动；

所述数控编程机构，包括编程部件和执行部件，主要根据点阵复合材料结构和功能设计的需求，预设并控制行走机构的运动轨迹、穿丝机构的穿丝角度和穿丝丝孔的间距，自动编织点阵平板复合材料。

本发明同时提供一种自动编织三棱锥型点阵复合材料平板的方法，利用上述的点阵复合材料平板自动编织机，将两块预先处理好的复合材料平板，分别固定在复合材料平板固定机构上，通过数控编程机构编程部件的设计，调整纤维穿丝机构数控旋转部件至固定角度，通过数控编程机构执行部件，使得带有复合材料纤维丝的纤维穿丝机构穿针，在两面板间按照设定好的运行路径进行自动编织成三棱锥型点阵复合材料平板。

本发明同时提供一种自动编织四棱锥型点阵复合材料平板的方法，利用上述的点阵复合材料平板自动编织机，将两块预先处理好的复合材料平板，分别固定在复合材料平板固定机构上，通过数控编程机构编程部件的设计，调整纤维穿丝机构数控旋转部件至固定角度，通过数控编程机构执行部件，使得带有复合材料纤维丝的纤维穿丝机构穿针，在两面板间按照设定好的运行路径进行自动编织成四棱锥型点阵复合材料平板。

本发明采用机械化自动制备方法，生产效率高，编织尺寸大，易实现，为点阵复合材料推广使用提供了工艺保障。

附图说明

图1、本发明自动编织机的结构示意图；

图2、本发明的纤维穿丝机构示意图；

图3、本发明制备的点阵复合材料平板示意图。（a）点阵复合材料平板示意图（b）三棱锥芯材（c）四棱锥芯材

图中表示列示如下：

11-17复合材料平板固定机构；21-24行走机构；31-34纤维穿丝机构；41-42数控编程机构；5预先处理好的复合材料平板；6复合材料纤维丝。

11固定机构上横梁；12固定机构左支架；13固定机构下横梁；14固定机构上横梁定位销孔；15固定机构右支架；16固定机构下横梁定位销孔；17固定机构支撑机构；21行走机构横梁导轨；22行走机构左支架；23行走机构横梁；24行走机构右支架；31纤维穿丝机构驱动部件；32纤维穿丝机构穿针支座部件；33纤维穿丝机构数控旋转部件；34纤维穿丝机构穿针；41数控编程机构编程部件；42数控编程机构执行部件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

图1是点阵复合材料平板自动编织机的结构立式示意图。包括：复合材料平板固定机构、行走机构、纤维穿丝机构3和数控编程机构。长宽可在200mm—1000mm内进行调节，两平板平行间距在5mm—80mm之间进行调节；

其中，复合材料平板固定机构包括：固定机构上横梁11；固定机构左支架12；固定机构下横梁13；固定机构上横梁定位销孔14；固定机构右支架15；固定机构下横梁定位销孔16；固定机构支撑机构17。固定机构分别紧固预先处理好的复合材料平板5，并可根据复合材料平板5尺寸设计要求，利用定位销孔14和16进行调节；

行走机构包括：21行走机构横梁导轨；22行走机构左支架；23行走机构横梁；24行走机构右支架；设置在复合材料平板固定机构的两侧，在数控编程部件41的设计控制下在平行于复合材料平板的平面内x和y两个方向进行水平移动；

纤维穿丝机构3包括（参图2）：31纤维穿丝机构驱动部件；32纤维穿丝机构穿针支座部件；33纤维穿丝机构数控旋转部件；34纤维穿丝机构穿针。纤维穿丝机构穿针支座部件32设置在行走机构2上，数控编程部件41的设计可以通过纤维穿丝机构数控旋转部件33旋转穿针的角度、松开或紧固穿针，纤维穿丝机构驱动部件31使穿针34垂直于复合材料平板进行运动。

数控编程机构包括：编程部件41和执行部件42，主要根据点阵复合材料结构和功能设计的需求，预设并控制行走机构运动轨迹、穿丝机构的穿丝角度和穿丝丝孔的间距，自动编织点阵平板复合材料。

为节省高度空间，可将卧式改为立式。

实施例:2：

本发明用作自动编织三棱锥型点阵复合材料平板（参图3）。将两块预先处理好的复合材料平板5，分别固定在复合材料平板固定机构上，通过数控编程机构编程部件41的设计，调整纤维穿丝机构数控旋转部件33至固定角度（如60°），通过数控编程机构执行部件42，使得带有复合材料纤维丝6的纤维穿丝机构穿针34，在两面板间按照设定好的运行路径进行自动编织成三棱锥型点阵复合材料平板。

实施例3：

本发明用作自动编织四棱锥型点阵复合材料平板（参图3）。参照实施例2，通过调整数控编程机构编程部件41的设计，使得纤维穿丝机构穿针34，在两面板间按照设定好的运行路径进行自动编织成四棱锥型点阵复合材料平板。

Claims

1.一种点阵复合材料平板自动编织机，其特征是，所述自动编织机包括：复合材料平板固定机构、行走机构、纤维穿丝机构和数控编程机构，其中，

所述复合材料平板固定机构，用于紧固预先处理好的复合材料平板5；

所述行走机构，设置在复合材料平板固定机构的两侧，分别安装导轨和伺服，行走机构可在平行于复合材料平板的平面内x和y两个方向进行平动；

所述纤维穿丝机构，包括穿针支座（32）、驱动机构（31）、数控旋转部件（33）、穿针（34）；穿针支座设置在行走机构上，数控软件可以控制旋转穿针的角度、松开或紧固穿针；驱动机构使穿针支座垂直于复合材料平板进行运动；

所述数控编程机构，包括编程部件（41）和执行部件（42），主要根据点阵复合材料结构和功能设计的需求，预设并控制行走机构的运动轨迹、穿丝机构的穿丝角度、松开或紧固穿针、穿丝丝孔的间距，自动编织点阵平板复合材料。

2.如权利要求1所述的点阵复合材料平板自动编织机，其特征是，所述复合材料平板固定机构可采用卧式或立式。

3.如权利要求1所述的点阵复合材料平板自动编织机，其特征是，所述复合材料平板固定机构，根据复合材料平板的尺寸设计要求，长宽在200mm—1000mm内进行调节，两平板平行间距在5mm—80mm之间进行调节。

4.如权利要求1所述的点阵复合材料平板自动编织机，其特征是，所述复合材料平板固定机构包括：固定机构上横梁（11）；固定机构左支架（12）；固定机构下横梁（13）；固定机构上横梁定位销孔（14）；固定机构右支架（15）；固定机构下横梁定位销孔（16）；固定机构支撑机构（17）。

5.如权利要求4所述的点阵复合材料平板自动编织机，其特征是，固定机构分别紧固预先处理好的复合材料平板（5），并可根据复合材料平板（5）尺寸设计要求，利用定位销孔（14）和（16）进行调节。

6.如权利要求1所述的点阵复合材料平板自动编织机，其特征是，所述行走机构包括：行走机构横梁导轨（21）；行走机构左支架（22）；行走机构横梁（23）；行走机构右支架（24）。

7.一种自动编织三棱锥型点阵复合材料平板的方法，其特征是，利用权利要求1-6任一项所述的点阵复合材料平板自动编织机，将两块预先处理好的复合材料平板（5），分别固定在复合材料平板固定机构上，通过数控编程机构编程部件（41）的设计，调整纤维穿丝机构数控旋转部件（33）至固定角度，通过数控编程机构执行部件（42），使得带有复合材料纤维丝（6）的纤维穿丝机构穿针（34），在两面板间按照设定好的运行路径进行自动编织成三棱锥型点阵复合材料平板。

8.一种自动编织四棱锥型点阵复合材料平板的方法，其特征是，利用权利要求1-6任一项所述的点阵复合材料平板自动编织机，将两块预先处理好的复合材料平板（5），分别固定在复合材料平板固定机构上，通过数控编程机构编程部件（41）的设计，调整纤维穿丝机构数控旋转部件（33）至固定角度，通过数控编程机构执行部件（42），使得带有复合材料纤维丝（6）的纤维穿丝机构穿针（34），在两面板间按照设定好的运行路径进行自动编织成四棱锥型点阵复合材料平板。