煤纤维浸泡带智能平放超声切削机的探讨

煤纤维浸泡带智能平放超声切削机的探讨 文章来源：中国切割机网

　
　　碳纤维具有轻质量高强度高模量结构功能一体化和设计制造一体化易于成型为大型构件等优点，一般与环氧树脂等制成复合材料，称作cFRP（即碳纤维增强塑料）CFRP具有高强度高模量耐高温耐腐蚀耐疲劳抗蠕变导电传热比重小和热膨胀系数小等优异性能，已被广泛用于宇航导弹火箭飞机等领域，在航空航天工业中起着非常重要的作用自动铺放技术是工业发达国家近30年来发展和广泛应用的自动化制造技术，这项技术的优点是采用预浸料，并能实现自动化和数字化制造，高效高速自动铺带技术采用有隔离衬纸的单向预浸带，剪裁定位铺叠辊压均采用数控技术自动完成，由自动铺带机实现核心部件铺带头中装有预浸带输送和预浸带
　　切割系统，根据待铺放工件边界轮廓自动完成预浸带特定形状的切割，预浸带加热后在压辊的作用下铺叠到模具表面目前复合材料构件铺层制造自动化设备投资高达数百万美元，只有国外大公司或集团公司才用得起先进自动铺放机而该项技术目前在国内还处于起步阶段，国内复杂的CFRP制品基本上以单丝缠绕手工铺放为主，其生产效率低铺层质量不稳定材料利用率低制造周期长费用高，制约了我国CFRP构件制造技术的发展和水平的提高，研究开发具有我国自主知识产权的自动铺带设备已成为亚待解决的课题川1切割器在铺放头中的作用与设计定位碳纤维带切割机构是碳纤维带铺放头部分的核心有受到会影响氢安全的损伤，同时惯性开关能够获得足够的减速度并激活从高速碰撞中可以看出，在各种工况下，燃料电池轿车氢系统部件都未受到较为严重的会影响氢安全的损伤，而同时惯性开关也能够激活，因此可以知道，在更低的碰撞速度下，氢系统的部件受到的损伤将更小，氢安全性能将会得到更有力的保障从低速（26km/h）碰撞的结果中可以得知，所有的氢系统相关部件都没有发生损坏而导致氢气泄漏的情况发生，而同时惯性开关（6一119型）能够获得足够的减速度并激活，从而关闭整个氢瓶的阀门，切断氢气的供应因此即便在更高的碰撞速度下，氢系统部件受到了损坏，惯性开关也能够确保氢瓶阀门及时关闭因此燃料电池轿车的氢安全性能能够得到保证3小结与展望综上所述，该款燃料电池轿车的氢安全设计可满足整车碰撞要求同时，从以上的工程样例中也看出，2翻嘴机械制造4，卷第547期采用上述的方法可以比较全面地对燃料电池轿车整车碰撞的氢安全性作出合理的评价本文所提供的一种碰撞氢安全评价方法只是燃料电池轿车安全技术研究中的一小部分，借以此文希望引出更多相关的研究与探讨，提高与完善整车安全性设计水平同时，我国也应该尽早建立中国的燃料电池轿车碰撞安全法规及标准，为燃料电池轿车的安全性设计指明方向机构之一传统切割机构均集成于铺放头上，不可独立使用，更不可移植到其它型号铺放机上，不具备通用性本研究将切割机构作为一个单独的模块设计出来，使其可以方便安装在各种型号铺放头上实现原有功能，亦可独立使用或应用于其它设备碳纤维带铺放头的作用是将碳纤维铺放带铺放到制品上去如图l如示，碳纤维铺放带两边各有一层起保护作用的底纸和面纸，需在铺放过程中回收，铺放带首先在回收卷A和回收卷B上电机的传动下经过滚子后回收底纸，面纸和碳纤维带到达切割装置，切割时，切割刀切断纤维带而不损伤面纸，纤维带经加热装置加热后由铺放辊铺放到待铺放制品上，面纸被回收于回收卷B切割机构在滚子和加热装置之间，要求确保碳纤维带在加热前以任意角度被切断，且切口整齐，不产生毛边，不伤及面纸21放带卷辊子底纸碳纤维带/回收卷B面纸回收卷A切割装置测速测压装置加热装置缺陷检测装置铺放铺放后纤维带铺放制品2.2切割运转过程分析切割器由切角控制装置压紧装置切刀往复切割装置和切割余隙调节装置组成切角控制装置的作用为旋转切割刀使其与碳纤维带成指定的角度；压紧装置包含切割刀进刀退刀，其作用为控制切割刀接触及远离碳纤维带以及实现对纤维带的压紧；切刀往复切割装置，其作用为使切割刀按照指定的角度进给；切割余隙调节装置用于调节切割时刀尖与垫板之间的间隙大小，保证在不伤及背衬纸的前提下切断预浸带，完成对碳纤维带任意角度的切割3总体切割器模块设计综合分析考虑后，总体设计如图2所示其运动过程为：切割装置移动到初始点位置；启动超声波切割刀；旋转切割刀，这一运动由步进电机驱动，电机驱动小齿轮带动大齿轮旋转，而大齿轮通过键连接于旋转轴套上，因而轴套带动气缸及包括切割刀在内的所有零件旋转至一定角度；切割刀进刀，这一运动由气缸驱动，气缸的气缸杆伸出，驱动包括切割刀在内的所有零件移动，直至支板顶住垫板；切割刀作进给运动，由伺服电机驱动，电机通过联轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母机构将旋转运动转换为螺母的直线运动，带动滑块一同沿滑轨作直线运动，而超声波切割刀固定于滑块上，因而实现了切割刀的直线进给运动，完成了切割纤维带的运动；切割刀返回初始位置处；关闭超声切割刀，完成一次切割过程图中超声切割刀固定在滑块上，纵向位置可进行适当微调，保证刀尖超出压板平面约0.Zmm，适当调整气缸压紧力大小，即可控制切割刀恰好切断纤维带而不伤及衬纸
　　2超声切割刀的选择与切割运转过程分析2.1切割刀的选择预浸碳纤维带自动铺带，需要在铺完一个行程后将预浸带自动切断，然后开始新的铺带行程自动铺带一般采用旋转切割或超声切割，旋转切割时有时会引起端部纤维变形而超声切割利用通过在陶瓷振子上施加电压产生频率为数万H：的超声波振动，再经增幅放大，使切割刀头产生高速振动，其振幅一般为数十卜m，高频振动代替高切割压力，故切割快速切割线条平滑无痕，预浸带变形小切口整洁应用数控超声切割技术将切割刀安装在切割器上，可实现控制进刀深度和切割边界精度国201/3
制系统设计切割器采用基于PLC和VC可视化界面的切割控制系统切割器运动过程相对比较简单，　可分为6个顺序动作要实现切割过程的自动化，必须要设计一种可靠的电气控制系统切割过程中切割时间角度速度信号可由数控铺放程序传递，PLC具有步进（顺序）控制功能，可靠性高且采用模块化结构，方便与上位机进行通信随着计算机通信技术的发展，串行通信已广泛应用于各种PLC中，使PLC的串行通信功能在监控系统数据采集系统中得到广泛应用PLC作为下位机，可以执行有效的分散控制，且稳定性较高，即使PC机出现故障，也不会影响整个生产过程的正常运行图4为切割系统的硬件连接示意图此控制系统的核心处理器是PLC，主要输人和输出量多为数字量在导轨两端安装限位开关，在垫板处安装压力传感器，PLC可检测切割结束与返回初始点时刻的信号及切割压紧力下降，切割将出现大量的毛刺，有时产生明显的拉断现象压紧力大小（由气缸气压值决定），压得过紧会导致切伤衬纸甚至切断，而压力不足则不能完全切断碳纤维带通过人机界面多次调试可以方便测出合理的切割速度与压紧力在工作过程中采用这些测试数值极大地保证了以后切割器的正常运行同时，此应用程序也可从数控铺放系统接收切割信息参数，包括切割角度和切割执行命令再将这2个控制参数传递给PLC系统，将切割角度转化为变量寄存器数值，将切割执行命令转化为开关量输人，后PLC按照程序结构进行运行输出I二山_，。*J}数悦佣放系珑压力传感器-限位开关}
　　在Windows环境下开发上位机与PLC的通信应用系统，可借助WindowsSDK提供的API函数来完成软件的设计本研究采用vC 6.0提供的通信控件MSC0mm，以MFC来构造与PLC的通信系统系统中选用的PLC为西门子57一200系列CPU224XP一CN型使用VC设计的人机界面　：此人机控制界面在调试时可方便设置切割器旋转角度切割速度切割压力等参数，极大地方便了切割器的安装调试操作人员通过人机界面选择调试手动控制方式，输人运动控制参数，将相应的选择和控制参数传递给PLC系统，转化为开关量输人和变量寄存器数值，按照程序结构进行运行输出影响切割质量的主要因素如下：切割速度，由切割伺服电机的转速决定，如果超声切割速度超过了一定值，切割质量将严重z翻嘴机械制造48卷第547期5结论提出了碳纤维带铺放过程中模块化碳纤维带切割器的设计方案，并给出具体的设计，设计过程中采用了超声波切割刀，保证了铺放过程中能够沿任意角度完整整齐地切割碳纤维带的同时又不伤及保护纸并设计了一种基于PLC和VC可视化界面的切割控制系统，该系统结构简单性能稳定经济价值和使用效果突出。　
　

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