8路丝束自适应铺丝头设计开题报告

全文总字数：4181字

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、目的意义

1．背景简介

随着科技的飞速发展，对材料性能要求越来越高，在此条件下复合材料应运而生。这种新型材料加工方便，容易成型，具有较高的强度以及耐腐蚀性，同时质量较轻。

2. 研究的基本内容与方案

二、基本内容和设计方案

本次设计主要是针对8路丝束铺丝头结构设计，通过对铺丝头结构与功能分析，设计出符合要求10mm丝束铺放的铺丝机，并用二维或三维的形式图纸表示出来。通过对铺丝头功能分析，主要实现以下运动：预浸丝束牵引/输送，冷却或加热，施压贴紧，剪切，重送。综合上述可以把铺丝头设计分为以下几个板块：剪切装置、压紧机构、重送机构，导向机构，加热冷却装置等。

（1）压紧机构 在丝束铺放过程中，需要提供适当的压力。适当的压紧力可以防止丝束之间或者丝束与芯模之间产生气泡或者分层，并能够使得复合材料中基体与增强体的分布更加均匀，从而使得铺放制品的总体力学性能得到提高。在铺放过程中，任意纤维束都有张力，剪切时需要夹住后面纤维束，防止其缩回。可以把压紧快用螺钉固定在刀背面，且距离到头有一定距离，当刀切断纤维束时压紧块压在剪切导向砧。或者单独用气缸驱动压紧杆上压紧轮，剪切后适当时间压紧。

（2）夹紧机构 在丝束铺放过程中，丝束具有一定的张力是剪切机构能够成功将其剪断的关键，因此需要夹紧装置将丝束一侧予以固定，从而在压紧机构与夹紧机构共同作用下保证了丝束的张力，方案a直接利用气缸控制压块的运动，方案b利用杠杆原理增大气缸的推力，气缸伸长，压块下移，将丝束夹紧在丝束通道底部:

（3）剪切机构 在纤维丝束铺放过程中，任意纤维束可以切断和调用，从而允许通过增减纤维束数目来实现改变铺放纤维带的宽度和构成形式。它可以通过元件气缸，用连杆机构和切刀相连来实现剪切动作。如下图c所示：

（4）重送机构 丝束被剪切机构剪断后，为了满足铺层宽度要求，丝束随时可能需要重新进入压紧机构进行铺放，这就需要一套重送机构来完成丝束的重送。本次设计利用滚轮与丝束之间的摩擦力来实现丝束的重送。其优点概括为两点，首先，普通电机输出的运动形式即为旋转运动，不需要转换机构。其次，连续转动的重送方式波动小，重送稳定，易于控制。

（5）导向机构自动铺丝头内部空间狭窄，丝束数目较多，并且丝束位置精度要求较高，因此其导向机构必不可少，且较纱架中的导向机构具有更高的要求。由丝束铺放的工艺要求可知，导向机构要能够引导丝束沿特定路径经过夹紧机构、剪切机构等，并且最后较好的贴附在压紧机构上。本次设计采用的导向机构主要立体为三角形，两条斜边各设计4条通道交错分布，并在斜面同时设计两不同形状凹槽，能同时完成剪切与重送过程。

（6）加热冷却装置在纤维铺放过程中，为了防止丝束之间出现分层或粘结不牢固的情况，提高丝束之间的强度，需要对丝束进行合理的加热。设计一个管道输送冷气在预浸丝束剪切前的管道中运行，保证丝束冷却均匀充分，滚压时输送暖气进行加热。

整体结构设计如图：

3. 研究计划与安排

二、进度安排

第1-2周 查阅资料文献

第3周 外文翻译

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献：

【1】张小辉 朱玉祥 张少秋 陈波 支勉 段玉岗.先进复合材料自动铺丝技术研究进展.西安交通大学期刊.2018(07)

【2】王显峰 张育耀 赵聪 肖军.复合材料自动铺丝设备研究现状 南京航空航天大学材料科学与技术学院期刊.2018(14)