一种复合材料车体旋转铺放工装及其铺放工艺

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种复合材料车体旋转铺放工装及其铺放工艺。

背景技术

碳纤维因其具有高比强度、比刚度、轻质等特点，广泛应用于新能源汽车、航天航空、轨道交通、智能化装备等领域。现有技术中，将若干分段车身分段成型后组装连接成整体，从而形成轨道交通车辆的第一阶段车身，在第一阶段车身外侧缠绕外蒙皮，从而形成第二阶段车身，通过上述方案以降低轨道交通车辆的重量和能耗，增加轨道车辆的使用寿命及稳定性。由于在旋转缠绕外蒙皮的过程中，需使第一阶段车身自转从而进行预浸料铺设，但第一阶段车身自重很大，难以在保证第一阶段车身结构的同时完成外蒙皮的旋转铺设形成第二阶段车身。

因此，如何提供一种复合材料车体旋转铺放工装，保证第一阶段车身结构的同时完成外蒙皮的铺设形成第二阶段车身是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料车体旋转铺放工装及复合材料预浸料制件模压模具，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合材料车体旋转铺放工装，保证第一阶段车身结构的同时完成外蒙皮的旋转铺设形成第二阶段车身。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合材料车体旋转铺放工装，包括铺设机械臂、支撑平台、旋转主轴、旋转装置和固定组件，所述旋转主轴固定连接两旋转装置，用于带动旋转主轴两端同向转动，所述固定组件固定在所述旋转主轴的两端，所述旋转主轴包括两长度相等的旋转轴，两旋转轴固定连接，所述铺设机械臂设置在所述支撑平台的一侧，用于预浸料外蒙皮的铺设，所述支撑平台为可升降结构，

当所述支撑平台处于第一位置时，对第一阶段车身进行支撑；

当所述支撑平台处于第二位置时，对第一阶段车身进行旋转铺放。

进一步地，还包括支撑组件，所述支撑组件均匀分布在所述旋转主轴上，所述支撑组件用于对第一阶段车身内部进行支撑。

进一步地，所述支撑组件设置在两所述旋转轴的连接处。

进一步地，所述支撑组件包括若干支撑脚，所述支撑脚的一端与旋转主轴固定连接，所述支撑脚的另一端对第一阶段车身内部进行支撑，所述支撑脚与第一阶段车身贴合的一端设置有支撑块，所述支撑块具有支撑面。

进一步地，所述固定组件包括固定板，两所述固定板通过若干固定杆连接，两所述固定板之间还设置有连接板，所述固定杆穿过所述连接板，所述连接板和所述固定板的外轮廓形成与供第一阶段车身内侧面贴合的贴合面。

进一步地，所述固定组件包括固定框架、连接杆、水平杆和竖直杆，所述固定框架的外侧面与第一阶段车身的截面形状相同，所述固定框架的对角连接有连接杆，两所述连接杆的连接点与所述旋转主轴固定连接，所述水平杆固定连接两所述连接杆，且所述水平杆设置在所述连接点上方，所述竖直杆连接所述水平杆的两端且所述竖直杆连接连接杆和固定框架的底边。

一种复合材料车体旋转铺放工艺，包括以下步骤：

S1：升降电机将支撑平台抬高至预设高度，放置第一阶段车身，并安装旋转主轴并对第一阶段车身进行内部支撑；

S2：升降电机将支撑平台下沉至预设高度，启动旋转装置和铺设机械臂，进行外蒙皮的铺设，完成第二阶段车身；

S3：移动烘箱对制件外蒙皮进行高温固化；

S4：固化完成后移除烘箱，升降电机将支撑平台抬高至与第二阶段车身接触支撑，移除旋转主轴。

本发明的有益效果为：

本发明通过两端固定组件的设置进行结构的加固，用于承担车体更多的重量，以减少车体中段对旋转主轴的压力。在旋转铺放过程中，通过两端固定组件对第一阶段车身的两端进行夹紧固定的同时，对第一阶段车身施加沿其长度方向的推力，以抵消在旋转铺设过程中，第一阶段车身的变形。为方便安装旋转主轴，将旋转主轴设置为两段旋转轴，两旋转轴通过紧固件连接固定，以便将第一阶段车身套设于所述旋转主轴。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中第一阶段车身的示意图。

图2为本发明中复合材料车体旋转铺放工装的结构示意图。

图3为本发明中固定组件的第一种实施方式。

图4为本发明中固定组件的第二种实施方式。

图5为本发明中支撑组件的结构示意图。

图6为本发明中第一阶段车身与支撑组件的连接示意图。

附图标记：1、支撑平台；2、旋转主轴；21、旋转轴；3、旋转装置；4、固定组件；41、固定板；42、连接板；43、固定框架；44、连接杆；45、水平杆；46、竖直杆；47、固定杆；5、支撑组件；51、支撑脚；52、支撑块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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。本实施例采用递进的方式撰写。

如附图1-6所示的一种复合材料车体旋转铺放工装，包括铺设机械臂、支撑平台1、旋转主轴2、旋转装置3和固定组件4，旋转主轴2固定连接两旋转装置3，用于带动旋转主轴2两端同向转动，固定组件4固定在旋转主轴2的两端，旋转主轴2包括两长度相等的旋转轴21，两旋转轴21固定连接，铺设机械臂设置在支撑平台1的一侧，用于预浸料外蒙皮的铺设，支撑平台1为可升降结构，

当支撑平台1处于第一位置时，对第一阶段车身进行支撑；

当支撑平台1处于第二位置时，对第一阶段车身进行旋转铺放。

在实际应用中，旋转主轴2的重量非常大，约为7吨，旋转时旋转主轴2中段承受的力矩最大，旋转主轴2在中段最易断裂。本发明通过两端固定组件4的设置进行结构的加固，用于承担车体更多的重量，以减少车体中段对旋转主轴2的压力。在旋转铺放过程中，通过两端固定组件4对第一阶段车身的两端进行夹紧固定的同时，对第一阶段车身施加沿其长度方向的推力，以抵消在旋转铺设过程中，第一阶段车身的变形。为方便安装旋转主轴2，将旋转主轴2设置为两段旋转轴21，两旋转轴21通过紧固件连接固定，以便将第一阶段车身套设于旋转主轴2。支撑平台1用于在第一阶段车身安装在旋转主轴2的安装准备过程中对第一阶段车身进行支撑。在本实施例中旋转主轴2的截面为正方形，截面长为1m，宽为1m，每段旋转轴21的长度为25m，壁厚为10mm。

作为上述实施例的优选，还包括支撑组件5，支撑组件5均匀分布在旋转主轴2上，支撑组件5用于对第一阶段车身内部进行支撑。通过支撑组件5的设置为第一阶段车身提供支撑点，为了减少本发明旋转铺放工装的整体重量，尽量减少支撑组件5的设置。支撑组件5设置在两旋转轴21的连接处。将支撑组件5对第一阶段车身中段进行有效的支撑，可以增加支撑效果，减少支撑点以减少整体重量。

作为上述实施例的优选，支撑组件5包括若干支撑脚51，支撑脚51的一端与旋转主轴2固定连接，支撑脚51的另一端对第一阶段车身内部进行支撑，支撑脚51与第一阶段车身贴合的一端设置有支撑块52，支撑块52具有支撑面，通过面接触的方式增大支撑面积，可以承担更多车体的重量，减小旋转主轴2中段的压力。

作为上述实施例的优选，固定组件4包括固定板41，两固定板41通过若干固定杆47连接，两固定板41之间还设置有连接板42，固定杆47穿过连接板42，连接板42和固定板41的外轮廓形成与供第一阶段车身内侧面贴合的贴合面，固定板41的外侧面与第一阶段车身的截面形状相同，固定板41的外侧面与第一阶段车身的内侧面贴合。通过固定板41的设置对第一阶段车身进行支撑，同时固定板41和连接板42均设置有与第一阶段车身贴合的贴合面，通过贴合面的设置增大接触面积，可以承担更多车体的重量，减小旋转主轴2中段的压力。

作为上述实施例的优选，固定组件4包括固定框架43、连接杆44、水平杆45和竖直杆46，固定框架43的外侧面与第一阶段车身的截面形状相同，固定框架43的对角连接有连接杆44，两连接杆44的连接点与旋转主轴2固定连接，水平杆45固定连接两连接杆44，且水平杆45设置在连接点上方，所述竖直杆46连接所述水平杆45的两端且所述竖直杆46连接连接杆44和固定框架43的底边。通过水平杆45、竖直杆46的设置与固定框架43的底边围合形成矩形，水平杆45与竖直杆46对两连接杆44进行固定，增加了固定组件4的结构强度和稳定性。

一种复合材料车体旋转铺放工艺，包括以下步骤：

S1：升降电机将支撑平台1抬高至预设高度，放置第一阶段车身，并安装旋转主轴2并对第一阶段车身进行内部支撑；

S2：升降电机将支撑平台1下沉至预设高度，启动旋转装置3和铺设机械臂，进行外蒙皮的铺设，完成第二阶段车身；

S3：移动烘箱对制件外蒙皮进行高温固化；

S4：固化完成后移除烘箱，升降电机将支撑平台1抬高至与第二阶段车身接触支撑，移除旋转主轴2。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。