CN111958682A - 一种碳纤维织物预成形裁切装置以及加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种碳纤维织物预成形裁切装置以及加工方法，碳纤维织物预成形裁切装置包括：本申请通过设置放卷辊、叠层辊、预成形裁切辊以及牵引辊，牵引辊可以带动多种材料向前移动，叠层辊在多种材料向前移动过程中对多种料材进行加热加压以复合形成述碳纤维织物，碳纤维织物在完成复合并且向前移动过程中，预成形裁切辊可以对其进行裁切形成预成形制品，碳纤维织物从复合到形成预成形制品的过程简单快捷，并且可以连续作业，提高了加工效率，并且预成形裁切装置将碳纤维织物设置成预成形制品时无需对其冲压和二次剪裁，避免了预成形制品损伤，保证了预成形制品的品质。

Description

一种碳纤维织物预成形裁切装置以及加工方法

技术领域

本发明属于复合材料成形技术领域，尤其涉及一种碳纤维织物预成形裁切装置以及加工方法。

背景技术

连续纤维增强树脂基复合材料，特别是连续碳纤维增强热固性复合材料，具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、吸能等特性，在汽车、轨道交通、航空航天等领域具有广泛应用。

现有的碳纤维复合材料成形工艺一般采用真空辅助成型工艺(VARI)、树脂传递模塑（RTM）、高压树脂传递模塑（HP-RTM）、湿法模压工艺（WCM）等，成形过程中都需要将碳纤维织物裁切并预成形为一定形状，成型过程繁琐复杂，成型效率低，并且，目前的碳纤维织物成型后加工成预成型制品时需要在碳纤维织物上通过切刀沿着一定的路径将碳纤维织物进行裁切，然后将裁切好的织物放到压机上进行冲压形成预成型制品，冲压后还需要根据预成型制品形状对对其边缘进行二次裁切最终制成预成型制品，通过冲压的方式加工预成型制品对碳纤维损伤较大，导致预成型制品的性能下降，并且现有的这种预成形加工方式无法连续化作业，降低了加工的效率，同时，这种加工方式造成了碳纤维织物浪费严重、预成形成本高等问题。

发明内容

（一）发明目的

为了克服以上不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维织物预成形裁切装置以及加工方法，以解决现有的碳纤维织物成型过程繁琐复杂，成型效率低，以及成型后在加工预成型制品时对碳纤维损伤较大，无法连续化作业以及碳纤维织物浪费严重的技术问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本申请一方面提供的技术方案如下：

一种碳纤维织物预成形裁切装置，包括：多组用于绕卷不同料材的放卷辊，设置在多组放卷辊之后的用于将多种料材进行加热和加压以复合成碳纤维织物的两叠层辊，设置在叠层辊之后的外表面凹凸配合设置有至少一对裁切刀口的两预成形裁切辊，两预成形裁切辊通过裁切刀口对向前移动的碳纤维织物进行裁切成形成多个预定形状的预成形制品，设置在两预成形裁切辊之后的用于带动完成裁切的碳纤维织物的边料向前移动的两牵引辊。

本申请通过设置放卷辊、叠层辊、预成形裁切辊以及牵引辊，牵引辊可以带动多种材料向前移动，叠层辊在多种材料向前移动过程中对多种料材进行加热加压以复合形成述碳纤维织物，碳纤维织物在完成复合并且向前移动过程中，预成形裁切辊可以对其进行裁切形成预成形制品，碳纤维织物从复合到形成预成形制品的过程简单快捷，并且可以连续作业，提高了加工效率，并且预成形裁切装置将碳纤维织物设置成预成形制品时无需对其冲压和二次剪裁，避免了预成形制品损伤，保证了预成形制品的品质。

在一些实施例中，还包括：动力辅助装置，与预成形裁切辊驱动连接，动力辅助装置可以向预成形裁切辊施加转动力，使向外凸出的裁切刀口更容易切入到碳纤维织物中以裁出预成形制品，动力辅助装置提高了裁切刀口裁切的流畅度，并且较大切入压力保证了预成形制品的边缘的平整度，避免预成形制品边缘产生毛边或粘连需要进行二次裁剪。

在一些实施例中，裁切刀口为多种形状，不同形状的裁切刀口沿预成形裁切辊的长度方向布设，通过设置多种形状的裁切刀口，可以同时生产出多种不同形状的预成形制品，提高了生产的效率以及通用性。

在一些实施例中，预成形裁切辊上设置有调节机构，用于调整上下两个预成形裁切辊间隔，使得预成形裁切辊可以适配不同厚度的碳纤维织物，提高预成形裁切辊的通用性。

在一些实施例中，其特征在于，还包括：设置在预成形裁切辊之后的产品存储盒，用于盛装被预成形裁切辊裁剪下来的预成形制品。

在一些实施例中，还包括：边料收集盒，设置在牵引辊之后，用于收集从牵引辊输出的碳纤维织物的边料。

在一些实施例中，还包括：纠偏机构，纠偏机构包括：纠偏导轨、与纠偏导轨滑动配合的两移动机箱以及用于检测移动机箱在纠偏导轨上位置的检测装置，两移动机箱对称设置并且分别与放卷辊的两端连接，通过设置纠偏机构可以使得材料传送过程中方向不会发生偏移，提高复合和裁剪的精确度。

本申请另一方面提供了一种碳纤维织物的加工方法，基于上述的碳纤维织物预成形裁切装置，加工方法包括以下步骤：

在牵引辊的牵引作用下，多组放卷辊分别对各种料材进行放卷；

叠层辊在多种料材向前过程中将多种料材进行加热和加压使多种料材复合成碳纤维织物；

预成形裁切辊在碳纤维织物向前移动过程中通过造型切刀对碳纤维织物进行裁剪，使之形成多个预成形制品并落入到产品存储盒中；

牵引辊在带动碳纤维织物向前移动的同时将碳纤维织物的边料输出到边料收集盒中。

本申请的加工方法在完成对碳纤维织物复合的同时可以对碳纤维织物进行裁切生成出预成形制品，碳纤维织物从复合到形成预成形制品的过程可以连续作业，并且简单快捷，可以提高生产效率，并且通过裁切刀口进行裁切无需对碳纤维织物进行冲压，避免预成形制品损伤，保证了生成出来的预成形制品的品质。

在一些实施例中，叠层辊加热的预定温度为50-80℃。

附图说明

图1是本发明的碳纤维织物预成形裁切装置的结构示意图。

图2是本发明的碳纤维织物预成形裁切装置的预成形裁切辊的正视图。

图3是本发明的碳纤维织物预成形裁切装置的预成形裁切辊的俯视图。

图4是本发明的碳纤维织物预成形裁切装置的放卷辊的结构示意图。

附图标记：

1：放卷辊；2：叠层辊；3：预成形裁切辊；301：裁切刀口；302：动力辅助装置；4：产品存储盒、5：牵引辊；6：边料收集盒；7：碳纤维织物；8：移动机箱；9：纠偏导轨；10：检测装置；11：调节滑轨；12：涨紧块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1-图3，本发明提供的一种碳纤维织物7预成形裁切装置，包括：多组用于绕卷不同料材的放卷辊1，设置在多组放卷辊1之后的用于将多种料材进行加热和加压以复合成碳纤维织物7的两叠层辊2，设置在叠层辊2之后的外表面凹凸配合设置有至少一对裁切刀口:301的两预成形裁切辊3，两预成形裁切辊3通过裁切刀口301对向前移动的碳纤维织物7的中部进行裁切成形成多个预定形状的预成形制品，设置在两预成形裁切辊3之后的用于带动完成裁切的碳纤维织物7的边料向前移动的两牵引辊5。

具体的，预成形裁切辊3转动时由于裁切刀口301向外凸出与碳纤维织物7抵接，若是牵引辊5的拉力不够预成形裁切辊3难以转动，裁切刀口301无法切入到碳纤维织物7中，优选的，本申请设置了动力辅助装置302，辅助装置包括电机以及传动带，传动带与电机驱动连接并且与其中一个预成形裁切辊3连接，当电机启动时，通过传动带可以向牵引辊5施加转动力，带动牵引辊5转动使得裁切刀口301可以顺利切入到碳纤维织物7中。动力辅助装置302可以保证裁切刀口301顺利切入到碳纤维织物7的同时可以保证裁切出来的预成形制品的边缘平整度，避免产生毛边，提高了产品的品质。

具体的，叠层辊2表面发热对多种材料进行加热，通过上下两个叠层辊2可以对多种材料进行加压，叠层辊2通过加热和加压的方式对碳纤维织物7进行复合。具体的，叠层辊2包括：外辊筒、设置在叠层辊2内的感应线圈，感应线圈与外辊筒之间通过轴承转动配合，感应线圈的两端分别设置导电滑环，在外辊筒内壁中间位置的温度传感器。

电磁加热辊的工作原理：当线圈通入交变电流时，磁力线切割辊体表面，从而产生热量。辊体感应发热时，通过不停旋转辊体，来让辊体外表面相对均匀的来接受电磁场的磁力线的切割。

优选的，裁切刀口301为多种形状，不同形状的裁切刀口301沿预成形裁切辊3的长度方向布设，通过设置多种裁切刀口301可以同时生产不同形状的预成形制品，提高了生产效率。

优选的，位于预成形裁切辊3两侧的裁切刀口301距离预成形裁切辊3的边缘2-5cm。这样可以尽量利用碳纤维织物7的面积，避免浪费碳纤维织物7，剩余的边缘2-5cm的边料可以供牵引辊6进行牵引，带动整个碳纤维织物7向前移动并且牵引辊6可以将边料向前输送进行回收。

优选的，本申请针对放卷辊1还设置了纠偏机构，具体的，放卷辊1安装于机台上，纠偏机构包括：纠偏导轨9，纠偏导轨9上设置有两移动机箱8，移动机箱8内设置有驱动装置，在纠偏导轨9的一侧设置有检测装置10，具体可以是光电传感器。具体的，纠偏的具体过程为：当绕卷在放卷辊1上的料材方向发生偏移，会带动放卷辊1向一侧移动，使得移动机箱8在纠偏导轨9上滑动，此时，检测装置10会检测到移动机箱8的位置发生移动，向控制器发送纠偏信号使得移动机箱8带动放卷辊1移回到原来的位置，从而实现了纠偏。优选的，检测装置10安装在调节滑轨11上，检测装置10在调节滑轨11上滑动可以实现检测位置的调整。

优选的，放卷辊1上设置有可弹性伸缩的涨紧块12，该涨紧块12向外凸起与料材的内壁抵接实现料材的固定。

优选的，预成形裁切辊3上设置有调节机构，调节机构包括：调节螺杆，调节螺杆安装于固定预成形裁切辊3的安装架上并且与其中一个预成形裁切辊3螺纹配合，调节螺杆的顶部设置有握持轮，若需要上下两个预成形裁切辊3的间隔时，通过握持轮拧动调节螺杆，使得两个预成形裁切辊3调节到合适的距离。

优选的，本申请还设置了产品存储盒4，产品存储盒4设置在预成形裁切辊3之后，当预成形制品被裁下可自动落入到产品存储盒4进行存储。

优选的，本申请设置了边料收集盒6，边料收集盒6位于牵引辊5之后，用于收集从牵引辊5输出的碳纤维织物7的边料。

本申请另一方面提供了一种碳纤维织物7的加工方法，基于上述的碳纤维织物7预成形裁切装置，加工方法包括以下步骤：

在牵引辊5的牵引作用下，多组放卷辊1分别对各种料材进行放卷；

叠层辊2在多种料材向前过程中将多种料材进行加热和加压使多种料材复合成碳纤维织物7；

预成形裁切辊3在碳纤维织物7向前移动过程中通过造型切刀对碳纤维织物7进行裁剪，使之形成多个预成形制品并落入到产品存储盒4中；

牵引辊5在带动碳纤维织物7向前移动的同时将碳纤维织物7的边料输出到边料收集盒6中。

具体的，申请将叠层辊2的加热温度设定为50-80℃，50-80℃的加热温度在保证复合效果的同时可以避免高温对纤维织物7的性能破坏。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，包括：多组用于绕卷不同料材的放卷辊（1），设置在多组所述放卷辊（1）之后的用于将多种所述料材进行加热和加压以复合成碳纤维织物（7）的两叠层辊（2），设置在所述叠层辊（2）之后的外表面凹凸配合设置有至少一对裁切刀口（301）的两预成形裁切辊（3），两所述预成形裁切辊（3）通过所述裁切刀口（301）对向前移动的所述碳纤维织物（7）进行裁切成形成多个预定形状的预成形制品，设置在两所述预成形裁切辊（3）之后的用于带动裁切后的所述碳纤维织物（7）的边料向前移动的两牵引辊（5）。

2.根据权利要求1所述的碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，还包括：动力辅助装置（302），与所述预成形裁切辊（3）驱动连接，用于向所述预成形裁切辊（3）施加转动力使裁切刀口（301）切入到所述碳纤维织物（7）中以裁出所述预成形制品。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，所述裁切刀口（301）为多种形状，不同形状的所述裁切刀口（301）沿所述预成形裁切辊（3）的长度方向布设。

4.根据权利要求1所述的碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，所述预成形裁切辊（3）上设置有用于调整上下两个所述预成形裁切辊（3）间隔的调节机构。

5.根据权利要求1-2、4任意一项任意一项所述的碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，还包括：设置在所述预成形裁切辊（3）之后的产品存储盒（4），用于盛装被所述预成形裁切辊（3）裁剪下来的所述预成形制品。

6.根据权利要求1-2、4任意一项任意一项所述的碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，还包括：边料收集盒（6），设置在所述牵引辊（5）之后，用于收集从所述牵引辊（5）输出的所述碳纤维织物（7）的边料。

7.根据权利要求1所述的碳纤维织物预成形裁切装置，其特征在于，还包括：纠偏机构，所述纠偏机构包括：纠偏导轨（9）、与所述纠偏导轨（9）滑动配合的两移动机箱（8）以及用于检测所述移动机箱（8）在所述纠偏导轨（9）上位置的检测装置（10），两所述移动机箱（8）对称设置并且分别与所述放卷辊（1）的两端连接。

8.一种碳纤维织物的加工方法，基于上述权利要求1-7中任意一项所述的碳纤维织物（7）预成形裁切装置，其特征在于，加工方法包括以下步骤：

在牵引辊（5）的牵引作用下，多组放卷辊（1）分别对各种料材进行放卷；

叠层辊（2）在多种料材向前过程中将多种料材进行加热和加压使多种料材复合成碳纤维织物（7）；

预成形裁切辊（3）在碳纤维织物（7）向前移动过程中通过造型切刀对所述碳纤维织物（7）进行裁剪，使之形成多个预成形制品并落入到产品存储盒（4）中；

牵引辊（5）在带动碳纤维织物（7）向前移动的同时将碳纤维织物（7）的边料输出到边料收集盒（6）中。

9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述叠层辊（2）加热的预定温度为50-80℃。

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