專利名稱：點陣復合材料平板自動編織機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動編織點陣復合材料平板成型機，屬于復合材料制備工程領域。
背景技術：
點陣復合材料是一種通過模擬分子點陣構型而設計出來的有序多孔超輕質結構材料，這樣的設計可為點陣材料減輕重量，提高其比剛度和比強度，并在同等重量下比微結構無序的金屬泡沫具有更好的力學性能、吸能效果；網架間的空隙能夠執行儲油、配置電池、對流換熱等功能化要求；同時，它還具有良好的促動、降低噪音和屏蔽電磁輻射能力。目前國內外點陣復合材料的發展尚處于起步階段，特別是制造點陣復合材料的大型點陣復合材料編織機設備的匱乏，現有的制備方法主要是通過人工編織完成，生產效率低、勞動強度大、產品性能差、生產幾何尺寸小，抑制了點陣復合材料在重要領域的應用。現代數控技術是20世紀70年代發展起來的機床控制新技術，它是綜合了微電子技術、計算機技術、現代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術、網絡通信技術和機械制造技術的最新成就形成的一種高新技術，是先進制造技術的核心技術之一。數控技術是提高產品質量、提高勞動生產率必不可少的物質手段。因此，本發明吸收現代復合材料制備工藝的理念，采用機械設計中成熟的數控技術，創制一種能夠自動化生產點陣復合材料平板的制備機器，并在此基礎上提出配套的技術方案。

發明內容
本發明的目的是提供一種自動編織點陣復合材料平板的成型機，采用數控的方法機械化編織，生產效率高、勞動強度低、編織尺寸大，產品質量穩定，為點陣復合材料推廣使用提供了工藝保障。本發明的技術方案如下—種點陣復合材料平板自動編織機，包括復合材料平板固定機構、行走機構、纖維穿絲機構和數控編程機構。其中，所述復合材料平板固定機構，可采用臥式或立式，分別緊固預先處理好的復合材料平板，并可根據平板尺寸設計要求，長寬可在200mm-1000mm內進行調節，兩平板平行間距在5mm-80mm之間進行調節；所述行走機構，設置在復合材料平板固定機構的兩側，分別安裝導軌和伺服，行走機構可根據數控軟件的設計在平行于復合材料平板的平面內X和y兩個方向進行平動；所述纖維穿絲機構,包括穿針支座、驅動機構、數控旋轉部件、穿針；穿針支座設置在行走機構上，數控軟件可以控制旋轉穿針的角度、松開或緊固穿針；驅動機構使穿針支座垂直于復合材料平板進行運動；所述數控編程機構，包括編程部件和執行部件，主要根據點陣復合材料結構和功能設計的需求，預設并控制行走機構的運動軌跡、穿絲機構的穿絲角度和穿絲絲孔的間距，自動編織點陣平板復合材料。本發明同時提供一種自動編織三棱錐型點陣復合材料平板的方法，利用上述的點陣復合材料平板自動編織機，將兩塊預先處理好的復合材料平板，分別固定在復合材料平板固定機構上，通過數控編程機構編程部件的設計，調整纖維穿絲機構數控旋轉部件至固定角度，通過數控編程機構執行部件，使得帶有復合材料纖維絲的纖維穿絲機構穿針，在兩面板間按照設定好的運行路徑進行自動編織成三棱錐型點陣復合材料平板。本發明同時提供一種自動編織四棱錐型點陣復合材料平板的方法，利用上述的點陣復合材料平板自動編織機，將兩塊預先處理好的復合材料平板，分別固定在復合材料平板固定機構上，通過數控編程機構編程部件的設計，調整纖維穿絲機構數控旋轉部件至固定角度，通過數控編程機構執行部件，使得帶有復合材料纖維絲的纖維穿絲機構穿針，在兩面板間按照設定好的運行路徑進行自動編織成四棱錐型點陣復合材料平板。本發明采用機械化自動制備方法，生產效率高，編織尺寸大，易實現，為點陣復合材料推廣使用提供了工藝保障。


圖1、本發明自動編織機的結構示意圖；圖2、本發明的纖維穿絲機構示意圖；圖3、本發明制備的點陣復合材料平板示意圖。(a)點陣復合材料平板示意圖(b)三棱錐芯材(C)四棱錐芯材圖中表示列示如下11-17復合材料平板固定機構；21-24行走機構；31-34纖維穿絲機構；41_42數控編程機構；5預先處理好的復合材料平板；6復合材料纖維絲。11固定機構上橫梁；12固定機構左支架；13固定機構下橫梁；14固定機構上橫梁定位銷孔；15固定機構右支架；16固定機構下橫梁定位銷孔；17固定機構支撐機構；21行走機構橫梁導軌；22行走機構左支架；23行走機構橫梁；24行走機構右支架；31纖維穿絲機構驅動部件；32纖維穿絲機構穿針支座部件；33纖維穿絲機構數控旋轉部件；34纖維穿絲機構穿針；41數控編程機構編程部件；42數控編程機構執行部件。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1 :圖1是點陣復合材料平板自動編織機的結構立式示意圖。包括復合材料平板固定機構、行走機構、纖維穿絲機構3和數控編程機構。長寬可在200mm — IOOOmm內進行調節，兩平板平行間距在5mm — 80mm之間進行調節；其中，復合材料平板固定機構包括固定機構上橫梁11 ;固定機構左支架12 ;固定機構下橫梁13 ;固定機構上橫梁定位銷孔14 ;固定機構右支架15 ;固定機構下橫梁定位銷孔16 ;固定機構支撐機構17。固定機構分別緊固預先處理好的復合材料平板5，并可根據復合材料平板5尺寸設計要求，利用定位銷孔14和16進行調節；
行走機構包括21行走機構橫梁導軌；22行走機構左支架；23行走機構橫梁；24行走機構右支架；設置在復合材料平板固定機構的兩側，在數控編程部件41的設計控制下在平行于復合材料平板的平面內X和y兩個方向進行水平移動；纖維穿絲機構3包括(參圖2) 31纖維穿絲機構驅動部件；32纖維穿絲機構穿針支座部件；33纖維穿絲機構數控旋轉部件；34纖維穿絲機構穿針。纖維穿絲機構穿針支座部件32設置在行走機構2上，數控編程部件41的設計可以通過纖維穿絲機構數控旋轉部件33旋轉穿針的角度、松開或緊固穿針，纖維穿絲機構驅動部件31使穿針34垂直于復合材料平板進行運動。數控編程機構包括編程部件41和執行部件42，主要根據點陣復合材料結構和功能設計的需求，預設并控制行走機構運動軌跡、穿絲機構的穿絲角度和穿絲絲孔的間距，自動編織點陣平板復合材料。為節省高度空間，可將臥式改為立式。實施例2 本發明用作自動編織三棱錐型點陣復合材料平板(參圖3)。將兩塊預先處理好的復合材料平板5，分別固定在復合材料平板固定機構上，通過數控編程機構編程部件41的設計，調整纖維穿絲機構數控旋轉部件33至固定角度(如60° )，通過數控編程機構執行部件42，使得帶有復合材料纖維絲6的纖維穿絲機構穿針34，在兩面板間按照設定好的運行路徑進行自動編織成三棱錐型點陣復合材料平板。實施例3:本發明用作自動編織四棱錐型點陣復合材料平板(參圖3)。參照實施例2，通過調整數控編程機構編程部件41的設計，使得纖維穿絲機構穿針34，在兩面板間按照設定好的運行路徑進行自動編織成四棱錐型點陣復合材料平板。
權利要求
1.一種點陣復合材料平板自動編織機，其特征是，所述自動編織機包括:復合材料平板固定機構、行走機構、纖維穿絲機構和數控編程機構，其中， 所述復合材料平板固定機構，用于緊固預先處理好的復合材料平板5 ； 所述行走機構，設置在復合材料平板固定機構的兩側，分別安裝導軌和伺服，行走機構可在平行于復合材料平板的平面內X和y兩個方向進行平動； 所述纖維穿絲機構，包括穿針支座(32)、驅動機構(31)、數控旋轉部件(33)、穿針(34);穿針支座設置在行走機構上，數控軟件可以控制旋轉穿針的角度、松開或緊固穿針；驅動機構使穿針支座垂直于復合材料平板進行運動； 所述數控編程機構，包括編程部件(41)和執行部件(42)，主要根據點陣復合材料結構和功能設計的需求，預設并控 制行走機構的運動軌跡、穿絲機構的穿絲角度、松開或緊固穿針、穿絲絲孔的間距，自動編織點陣平板復合材料。
2.如權利要求1所述的點陣復合材料平板自動編織機，其特征是，所述復合材料平板固定機構可采用臥式或立式。
3.如權利要求1所述的點陣復合材料平板自動編織機，其特征是，所述復合材料平板固定機構，根據復合材料平板的尺寸設計要求，長寬在200mm — IOOOmm內進行調節，兩平板平行間距在5mm — 80mm之間進行調節。
4.如權利要求1所述的點陣復合材料平板自動編織機，其特征是，所述復合材料平板固定機構包括:固定機構上橫梁(11);固定機構左支架(12);固定機構下橫梁(13);固定機構上橫梁定位銷孔(14);固定機構右支架(15);固定機構下橫梁定位銷孔(16);固定機構支撐機構(17)。
5.如權利要求4所述的點陣復合材料平板自動編織機，其特征是，固定機構分別緊固預先處理好的復合材料平板(5)，并可根據復合材料平板(5)尺寸設計要求，利用定位銷孔(14)和(16)進行調節。
6.如權利要求1所述的點陣復合材料平板自動編織機，其特征是，所述行走機構包括:行走機構橫梁導軌(21);行走機構左支架(22);行走機構橫梁(23);行走機構右支架(24)。
7.一種自動編織三棱錐型點陣復合材料平板的方法，其特征是，利用權利要求1-6任一項所述的點陣復合材料平板自動編織機，將兩塊預先處理好的復合材料平板(5)，分別固定在復合材料平板固定機構上，通過數控編程機構編程部件(41)的設計，調整纖維穿絲機構數控旋轉部件(33)至固定角度，通過數控編程機構執行部件(42)，使得帶有復合材料纖維絲(6)的纖維穿絲機構穿針(34)，在兩面板間按照設定好的運行路徑進行自動編織成三棱錐型點陣復合材料平板。
8.一種自動編織四棱錐型點陣復合材料平板的方法，其特征是，利用權利要求1-6任一項所述的點陣復合材料平板自動編織機，將兩塊預先處理好的復合材料平板(5)，分別固定在復合材料平板固定機構上，通過數控編程機構編程部件(41)的設計，調整纖維穿絲機構數控旋轉部件(33)至固定角度，通過數控編程機構執行部件(42)，使得帶有復合材料纖維絲(6)的纖維穿絲機構穿針(34)，在兩面板間按照設定好的運行路徑進行自動編織成四棱錐型點陣復合材料平板。
全文摘要
一種點陣復合材料平板自動編織機，包括復合材料平板固定機構、行走機構、纖維穿絲機構和數控編程機構。其中，固定機構緊固預先處理好的復合材料平板；行走機構可根據數控軟件的設計在平行于復合材料平板的平面內x和y兩個方向進行平動；纖維穿絲機構包括穿針支座和驅動機構，穿針支座可根據數控軟件的設計旋轉穿針的角度、松開或緊固穿針，驅動機構使穿針支座在垂直于復合材料平板進行平動；數控編程機構包括編程部件和執行部件。本發明采用機械化自動制備方法，生產效率高，編織尺寸大，質量穩定，為點陣復合材料推廣用提供了工藝保障。
文檔編號D04C3/02GK103074732SQ20131003613
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者方岱寧, 曾濤, 裴永茂, 饒國光, 陳浩森 申請人:北京大學