一种用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构的制作方法

1.本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构。


背景技术：

2.连续纤维增强复合材料增材制造也称3d打印制造，区别于传统的减材或等材加工制造方法，是采用材料逐层累加的方法制造实体零件，其工作原理是将物理实体的计算机三维模型离散成一系列的二维层片，利用精密喷头或激光热源，根据层片信息，在数字化控制驱动下，将熔覆的成型材料通过连续的物理层叠加固化，逐层增加材料来生成三维实体产品。连续纤维增强复合材料具有高强度、高模量、比重小、热稳定性好、可设计性强等特点，其优异的综合性能正是追求结构质量效率最大化的航空航天、国防军工产品所需。
3.现有的连续纤维增强复合材料增材制造设备所采用的铺丝头采用形状为直刃型或斜刃型的剪切刀刃。直刃型剪切刀的剪切力大，剪切过程中容易对连续纤维增强复合材料产生较大的拉力，不容易切断连续纤维增强复合材料；斜刃型剪切刀容易使连续纤维增强复合材料受到挤压力变形而产生褶皱或者容易滑出导向槽，导致连续纤维增强复合材料的总体切断率较低。
4.因此，亟需一种用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构，能够随时剪断续打连续纤维增强复合材料，从而提高连续纤维增强复合材料增材制造设备的工作效率。
6.为达此目的，本发明采用了以下方案：
7.一种用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构，包括：
8.剪断装置，包括圆环刀体和多个刀片，多个该刀片设置于该圆环刀体内侧面，多个该刀片能够收纳以形成通道供连续纤维增强复合材料穿过，多个该刀片能够伸展以剪断该连续纤维增强复合材料；
9.续打装置，设置于该剪断装置下游，该续打装置被配置为向下游传送连续纤维增强复合材料，该续打装置该包括主动轮和从动轮，该主动轮和该从动轮传动连接，该主动轮与该从动轮围成通道供该连续纤维增强复合材料穿过。
10.作为可选方案，多个该刀片沿该圆环刀体内侧面等距设置，该刀片呈弧形，多个该刀片伸展后的刀刃经过该圆环刀体的轴线。
11.作为可选方案，该刀片采用硬质合金钢刀片。
12.作为可选方案，该剪断装置还包括圆柱销和驱动组件，该圆柱销设置于该圆环刀体上，该圆柱销一端与该刀片连接，另一端与该驱动组件的输出端连接，该驱动组件被配置
为驱动该刀片伸展或收缩。
13.作为可选方案，该用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括供料装置，该供料装置设置于该剪断装置的上游，该供料装置被配置为提供并传送该连续纤维增强复合材料。
14.作为可选方案，该用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括加热装置，该加热装置设置于该续打装置的下游，该加热装置被配置为加热该连续纤维增强复合材料。
15.作为可选方案，该用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括冷却装置，设置于该加热装置内，该冷却装置能够冷却进入该加热装置内的该连续纤维增强复合材料。
16.作为可选方案，该用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括隔热垫，该隔热垫设置于该续打装置与该加热装置之间。
17.作为可选方案，该用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括压紧装置和喷嘴，该压紧装置设置于该加热装置下游，该压紧装置与该加热装置连通，该压紧装置用于压紧经加热的该连续纤维增强复合材料，该喷嘴与该压紧装置连通。
18.作为可选方案，该压紧装置包括两个滚轮，该两个滚轮能够相互靠近以压紧该连续纤维增强复合材料。
19.本发明的有益效果为：
20.本发明提供的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构中，连续纤维增强复合材料穿过圆环刀体，通过驱动多个刀片伸展和收缩以剪断连续纤维增强复合材料。由于连续纤维增强复合材料四围被刀片限制，连续纤维增强复合材料不会发生水平方向的滑动，其切口不会发生较大形变。进一步，剪断时由于刀片从圆环刀体内侧向中心伸展，连续纤维增强复合材料被卡入圆环刀体中心通道内与刀片接触时，连续纤维增强复合材料会沿着刀刃的延伸方向滑动，从而更容易切断连续纤维增强复合材料。连续纤维增强复合材料穿过主动轮与从动轮围成的通道，通过主动轮转动以传送纤维增强复合材料至续打装置的下游，从而实现随时剪断续打连续纤维增强复合材料，进而提高连续纤维增强复合材料增材制造设备的工作效率。
附图说明
21.图1是本发明的实施例提供的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构的结构示意图；
22.图2是本发明的实施例提供的剪断装置中的刀片收缩时的结构示意图；
23.图3是本发明的实施例提供的剪断装置中的刀片完全伸展时结构示意图。
24.图中：
25.100、剪断装置；110、圆环刀体；120、刀片；130、圆柱销；200、续打装置；210、主动轮；220、从动轮；300、供料装置；310、供料转轮；400、加热装置；500、冷却装置；600、隔热垫；700、压紧装置；710、滚轮；800、连续纤维增强复合材料。
具体实施方式
26.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
27.本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”，这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构，用于剪断续打连续纤维增强复合材料800。本实施例中的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构包括剪断装置100和续打装置200，剪断装置100包括圆环刀体110和多个刀片120，多个刀片120设置于圆环刀体110内侧面，多个刀片120能够收纳以形成通道供连续纤维增强复合材料800穿过，多个刀片120能够伸展以剪断连续纤维增强复合材料800。本实施例中的续打装置200设置于剪断装置100的下游，续打装置200能够向下游传送连续纤维增强复合材料800，续打机构包括主动轮210和从动轮220，主动轮210和从动轮220传动连接，主动轮210与从动轮220围成通道供连续纤维增强复合材料800穿过。连续纤维增强复合材料800穿过圆环刀体110，通过驱动多个刀片120伸展和收缩以剪断连续纤维增强复合材料800。由于连续纤维增强复合材料800四围被刀片120限制，连续纤维增强复合材料800不会发生水平方向的滑动，其切口不会发生较大形变。进一步，剪断时由于刀片120从圆环刀体110内侧向中心伸展，连续纤维增强复合材料800被卡入圆环刀体110中心通道内与刀片120接触时，连续纤维增强复合材料800会沿着刀刃的延伸方向滑动，从而更容易切断连续纤维增强复合材料800。连续纤维增强复合材料800穿过主动轮210与从动轮220围成的通道，通过主动轮210转动以传送纤维增强复合材料至续打装置200的下游，从而实现随时剪断续打连续纤维增强复合材料800，进而提高连续纤维增强复合材料800增材制造设备的工作效率。
31.本实施例中的多个刀片120沿圆环刀体110内侧面等距设置，刀片120呈弧形，多个刀片120伸展后的刀刃经过圆环刀体110的轴线。剪断装置100还包括圆柱销130和驱动组件，圆柱销130设置于圆环刀体110上，圆柱销130一端与刀片120连接，另一端与驱动组件的输出端连接，驱动组件能够驱动刀片120伸展或收缩。为了实现刀片120在圆环刀体110上的
伸展或收缩，具体地，圆环刀体110内设置有弧形轨道，刀片120设置于弧形轨道上，圆柱销130能带动刀片120沿弧形轨道运动，从而实现刀片120的伸展或收缩。刀片120在驱动组件的驱动下伸展至交于圆环刀体110的轴线处，瞬间剪断连续纤维增强复合材料800并完全拦截圆环刀体110中心的通道，以中断增材制造的过程。根据需求，当需要恢复增材制造时，驱动组件带动刀片120收缩至圆环刀体110内，圆环刀体110中心的通道恢复通行状态，连续纤维增强复合材料800能够从剪断装置100通行至续打装置200，续打装置200的主动轮210带动从动轮220转动，共同推进连续纤维增强复合材料800向下游运行。具体地，本实施例中的的驱动组件可以是驱动电机。
32.作为优选方案，本实施例中的刀片120采用硬质合金钢刀片120，以保证连续纤维增强复合材料800容易剪断。
33.本实施例中用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括供料装置300，供料装置300设置于剪断装置100的上游，供料装置300能够提供并传送连续纤维增强复合材料800。供料装置300提供的连续纤维增强复合材料800传送至剪断装置100。具体地，供料装置300包括两个供料转轮310，两个供料转轮310转动以带动连续纤维增强复合材料800运动，以向下游供料。
34.为了使连续纤维增强复合材料800变成熔融状态以便于增材制造，本实施例中的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括加热装置400，加热装置400设置于续打装置200的下游，加热装置400能够加热连续纤维增强复合材料800，使其变成熔融状态以便于进行后续的增材制造工作。
35.本实施例中的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括冷却装置500，设置于加热装置400内，冷却装置500能够冷却进入加热装置400内的连续纤维增强复合材料800。在断料补给新料的情况下，冷却装置500能够冷却加热装置400中的连续纤维增强复合材料800，从而可以使补给的连续纤维增强复合材料800保持固态状态，从而能够重新通向加热装置400的下游。
36.本实施例中的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括隔热垫600，隔热垫600设置于续打装置200与加热装置400之间。隔热垫600能够防止加热装置400中所产生的热量传递至续打装置200，避免影响续打装置200的正常运作。
37.增材制造过程中需要不断将熔覆的连续纤维增强复合材料800叠加固化，本实施例中的用于连续纤维增强复合材料增材制造的剪断续打机构还包括压紧装置700和喷嘴，压紧装置700设置于加热装置400下游，压紧装置700与加热装置400连通，压紧装置700用于压紧经加热的连续纤维增强复合材料800，喷嘴与压紧装置700连通。压紧装置700将连续纤维增强复合材料800压实后，通过喷嘴将连续纤维增强复合材料800送至工作台上进行叠加固化，以完成增材制造工艺。
38.具体地，本实施例中的压紧装置700包括两个滚轮710，两个滚轮710能够相互靠近以压紧连续纤维增强复合材料800。通过使用两个滚轮710能够确保连续纤维增强复合材料800被压实，以便后续的叠加固化工艺。
39.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对其实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的
精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。