一种预浸料的分层切割装置及其切割方法

技术领域

本发明涉及预浸料制造技术领域，特别是涉及一种预浸料的分层切割装置及其切割方法。

背景技术

复合材料具有可设计性强、耐腐蚀、疲劳性能好等优势，在航空、航天等领域得到了广泛应用。随着自动化技术的发展，复合材料零件在制造过程中，已采用基于铺层模型的自动下料技术，生产效率得以大幅提升。为应对复合材料零件的边缘效应问题，预浸料在铺贴时，一般会带有约50mm的余量，在固化完成后，通过切割，将余量去除。但是，在某些特殊场合，预浸料在铺贴完毕后，需要手工裁剪至净尺寸，并按此状态固化。目前，常用方法为，在零件铺贴完毕后，使用美工刀，手工将预浸料胚料切割至净尺寸。但是，采用此种方法，在切割过程中，极易将预浸料带起，零件边缘易出现空腔、孔隙等缺陷零件边缘的平整度较差，固化后，零件边缘呈波浪形起伏，精度难以达到要求，并且切割时容易对成型模具的表面产生划伤，从而影响零件的表面质量，从而采用此种方法，切割质量的稳定性难以保证。

综上，迫切需要一种预浸料的分层切割装置及其切割方法，实现预浸料的快速、准确切割，保证预浸料零件的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种预浸料的分层切割装置及其切割方法，以解决现有技术存在的问题，能够避免切割过程中刀片将预浸料边缘带起的问题，同时能够保证切割过程的准确度，降低工作人员的切割难度，提高切割效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种预浸料的分层切割装置，包括用于铺贴预浸料的成型模具以及切割刀具，所述切割刀具包括一滑块，所述滑块上固定有若干用于对预浸料余量进行分层切割的刀片；所述滑块底部设置有导向块，所述成型模具上设置有与所述导向块配合的滑槽。

优选的，所述滑块的侧壁上沿切割方向排列设置有若干凸块，所述凸块上均设置有用于安装所述刀片的卡槽，所述刀片插入所述卡槽后用螺钉进行固定。

优选的，所述刀片设置有N把，沿切割方向排列的所述刀片的有效切割深度分别为预浸料厚度的1/N、2/N···(N-1)/N、1。

优选的，所述刀片的底部具有刃口，所述刃口朝向切割方向，且所述刃口相对于水平方向倾斜。

优选的，固定后的所述刃口均在同一平面上。

优选的，所述滑块上设置有用于推动其移动的把手。

优选的，所述滑槽与预浸料成品轮廓线平行。

优选的，所述滑槽与所述导引块的截面形状均为T型或者均为L型。

本发明还提供一种预浸料的分层切割方法，包括以下步骤：

1)将若干刀片分别放置在卡槽中，并通过螺钉进行预固定；

2)根据预浸料的厚度调节若干刀片的切割深度；

3)调整完成之后将刀片固定；

4)将导引块放置在滑槽中，推动滑块移动，利用刀片裁掉已铺贴预浸料的余量。

优选的，步骤2)中刀片设置有N把，沿切割方向排列的刀片的有效切割深度分别为预浸料厚度的1/N、2/N···(N-1)/N、1。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中设置若干刀片对预浸料余量进行分层切割，能够减小每个刀片切割预浸料余量时受到的阻力，避免单个刀片需克服的阻力较大，将预浸料边缘带起，导致的零件边缘易出现空腔、孔隙等缺陷零件边缘的平整度较差，造成预浸料成品零件尺寸精度、平整度均比较低的问题；

2、本发明中设置相互配合的滑槽与导向块，利用导向块对滑槽、滑块进行限位，最终实现对刀片切割方向进行限位，使得切割过程更加简单，能够保证切割过程的准确度，降低工作人员的切割难度，提高切割效率；

3、本发明中的切割刀具在能够保证预浸料零件精度的同时，结构简单，加工成本较低，有利于在中小企业中进行推广；

4、本发明中刀片底部的刃口朝向切割方向，且刃口相对于水平方向倾斜；切割过程中，每把刀均是刃口的上部先接触预浸料，随着滑块的移动，切割深度逐渐加深，最终达到有效切割深度，可以进一步降低每把刀片在切割过程中受到的阻力，保证切割精度。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为分层切割装置结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的左视图；

图4为切割刀具结构示意图；

图5为预浸料铺贴在成型模具上的结构示意图；

图6为图5的侧视图；

其中，1、成型模具；2、滑块；3、刀片；4、导向块；5、滑槽；6、凸块；7、螺钉；8、刃口；9、预浸料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种预浸料的分层切割装置及其切割方法，以解决现有技术存在的问题，能够避免切割过程中刀片将预浸料边缘带起的问题，同时能够保证切割过程的准确度，降低工作人员的切割难度，提高切割效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1～图3所示，本实施例提供一种预浸料的分层切割装置，包括用于铺贴预浸料的成型模具以及切割刀具，切割刀具包括一滑块，滑块上固定有若干用于对预浸料余量进行分层切割的刀片；滑块底部设置有导向块，成型模具上设置有与导向块配合的滑槽。

使用时，将预浸料逐层铺贴在成型模具上，铺贴完成之后，工作人员安装好刀片，再将导向块放入滑槽中使得滑块与成型模具进行配合，然后推动滑块移动，利用刀片对预浸料余量分层切割。

本实施例中的滑块可以为截面为矩形、梯形或者其他形状的立方体，并且为了方便操作，滑块上可以设置用于推动其移动的把手，由于在工具上设置把手是本领域技术人员所熟知的，且把手的形状结构也是本领域技术人员根据工作需要与工作习惯能够设计出的，因此，本实施例中并未对把手进行限定，说明书附图中也并未示出把手。

本实施例中，滑槽与预浸料成品轮廓线(图1、图3、图5、图6中预浸料上的虚线为成品轮廓线)平行，为了避免预浸料对滑块的正常移动造成影响，滑槽距离预浸料净尺寸轮廓线的距离要大于待裁剪的预浸料余量的宽度，防止滑块在滑动固定过程中前端与预浸料发生干涉，并且导向块安装在滑槽中后，滑块的下表面与成型模具上表面之间的距离要大于预浸料的整体厚度，防止滑块下表面与预浸料进行干涉，如图3所示，从而保证滑块能够良好地适应预浸料的切割作业。

为了保证滑槽与导引块配合的稳定性，本实施例中滑槽与导引块的截面形状均为T型或者均为L型。

由于本实施例中设置若干刀片对预浸料余量进行分层切割，能够减小每个刀片切割预浸料余量时受到的阻力，避免单个刀片需克服的阻力较大，将预浸料边缘带起，导致的零件边缘易出现空腔、孔隙等缺陷零件边缘的平整度较差，造成预浸料成品零件尺寸精度、平整度均比较低的问题。其次，本实施例中设置相互配合的滑槽与导向块，利用导向块对滑槽、滑块进行限位，最终实现对刀片切割方向进行限位，使得切割过程更加简单，能够保证切割过程的准确度，降低工作人员的切割难度，提高切割效率。另外本实施例中的切割刀具在能够保证预浸料零件精度的同时，结构简单，加工成本较低，有利于在中小企业中进行推广。

如图4所示，为了对刀片进行固定，滑块的侧壁上沿切割方向排列设置有若干凸块，凸块呈长方体形状，且长边垂直于成型模具的上表面，凸块上均设置有用于安装刀片的长方形卡槽，卡槽与高度略小于刀片厚度，起到一定将刀片卡住的作用；滑块侧壁上设置有若干螺纹孔，刀片插入卡槽后用螺钉压住刀片的边缘，拧入螺纹孔中对刀片进行压紧固定；并且为了减小螺钉的受力，在切割方向上，螺钉位于凸块的前端，仅对刀片产生压力，而不产生沿切割方向的推力，对刀片的推力由滑块承担。

为了实现对预浸料余量的分层切割，本实施例中的刀片设置有多把，每把刀片的有效切割深度均不相同，且沿切割方向逐渐加深；本实施例中刀片设置有N把，沿切割方向排列的刀片的有效切割深度分别为预浸料厚度的1/N、2/N···(N-1)/N、1；具体的，刀片的数量，本领域技术人员可以根据预浸料的厚度以及需要切割的层数进行设定，本实施例中N为3把，沿切割方向，第一把刀片的有效切割深度为预浸料厚度的1/3，第二把刀片的有效切割深度为预浸料厚度的2/3，第三把刀片的有效切割深度等于预浸料的厚度，此种设置方式可以让每把刀片的切割厚度都是均匀的，均为预浸料厚度的1/3，使得每把刀片在切割过程中受到的阻力均是相等的，从而不会出现某一把刀片切割过程中阻力较大的问题。

本实施例中三把刀片的规格是相同的，所以其安装高度存在不同，与卡槽的配合情况也不同；本领域技术人员同样可以匹配卡槽的规格而采用规格不同的刀片，本申请对此并不做限制。

需要说明的是，每把刀片的有效切割深度不同于实际的切割厚度，本申请中提到的有效切割深度是指只存在某一把刀片切割时，其能够切割的预浸料的深度，实际切割厚度是指，其实际切断预浸料的厚度，如上述第三把刀片，由于前两把刀片已经将预浸料厚度的2/3进行切割，且三把刀片均在同一平面上，所以第三把刀片实际只切断了预浸料余量厚度的1/3。当然本实施例中将每把刀片的实际切割厚度设置为相同仅为一种实施方式，本领域技术人员也可以将每把刀片的切割厚度设置为不同，但是要满足沿切割方向，刀片的有效切割深度逐渐增加。

为了进一步降低每把刀片在切割过程中受到的阻力，本实施例中刀片底部的刃口朝向切割方向，且刃口相对于水平方向倾斜；切割过程中，每把刀均是刃口的上部先接触预浸料，随着滑块的移动，切割深度逐渐加深，最终达到有效切割深度。

实施例2：

本实施例还提供一种预浸料的分层切割方法，包括以下步骤：

1)将若干刀片分别放置在卡槽中，并通过螺钉轻轻压住刀片进行预固定；

2)根据预浸料的厚度调节若干刀片的切割深度；

3)调整完成之后拧紧螺钉将刀片压紧固定；

4)将导引块放置在滑槽中，推动滑块移动，利用刀片裁掉已铺贴预浸料的余量。

步骤2)中刀片设置有N把，沿切割方向排列的刀片的有效切割深度分别为预浸料厚度的1/N、2/N···(N-1)/N、1。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。