專利名稱：Z-pin過渡植入裝置及方法
技術領域：
本發明是一種Z-Pin過渡植入裝置及方法，涉及復合材料層合板Z向增強技術，用于制備Z-pin增強過渡植入載體。
背景技術：
UAZ技術是一種制備Z-pin增強層合板的復合材料技術，它首先將pin按照設定的分布植入到過渡載體中，然后利用輔助超聲錘將過渡植入載體中的Pin轉移植入到未固化的層合板中，共固化后實現層合板層間性能的增強。目前，對于UAZ技術的第一個步驟pin的過渡植入，尚未發現公開發表的有關過渡植入設備的文獻，國內科研機構則大多采用手工植入方法。上述方法的不足之處在于1) 效率低，不能滿足潛在的科研及市場需求；幻植入精度低，不能保證植入角度，容易造成轉移植入過程中Pin出現偏轉，達不到預期增強的效果。
發明內容
本發明針對現有植入技術的低效率、低精度等不足，提供一套數控的Z-pin過渡植入裝置及方法。本發明解決上述問題所采用的技術方案是該裝置包含支架，依次從上至下依次安裝于支架上的Pin的進給機構、導向機構、剪切機構；其中進給機構由主驅動輥、驅動輥和電機組成；其中導向機構由前導向板和后導向板組成；其中剪切機構由氣缸、水平叉形件、兩個輥子、兩個滑塊、兩個導桿安裝架、兩個導桿和切刀組成；上述氣缸安裝于支架上， 水平叉形件安裝于氣缸輸出桿端，且水平叉形件的兩個分支分別位于導向機構前后兩側； 上述兩個導桿安裝架安裝于支架上，且分別位于導向機構的前后兩側；上述導桿沿前后方向安裝于導桿安裝架上；上述兩個滑塊安裝于導桿上，且分別位于導向機構前后兩側；上述兩個輥子分別安裝于水平叉形件的兩個分支的端部；上述滑塊的上表面具有與相應輥子配合的斜槽，兩個斜槽與導桿的夾角θ滿足；0° < θ <90°，并且兩個斜槽關于導向機構對稱；上述切刀由分別安裝于前后兩個滑塊底部的前后兩個刀片組成，且兩個刀片在豎直方向有配合關系。利用上述裝置的Z-pin過渡植入方法，其特征在于包括以下過程(a)、手動將pin 尖端對入導向槽中；(b)、通過調節主驅動輥和副驅動輥的間距獲得合適的壓緊力，利用電機帶動主驅動輥轉動，借助摩擦力向下輸送Pin ； (c)、pin經過導向板，由導向槽的間距控制pin植入時的間距；(d)、氣缸推動水平叉形件左右運動，通過輥子和斜槽的配合以及導桿對滑塊的限位作用，將水平叉形件的左右運動轉化為滑塊的前后運動，帶動前后刀片的剪切運動；(e)、氣缸推出力F、剪切力Fx、滑塊上斜槽與導桿的夾角θ、輥子與斜槽之間的摩擦系數P1以及滑塊與導桿之間的摩擦系數μ 2存在以下關系
權利要求
1.一種Z-Pin過渡植入裝置，其特征在于包含支架(1)，以及從上至下依次安裝于支架⑴上的Pin的進給機構O)、導向機構(3)、剪切機構(4)；其中進給機構由電機(5)、主驅動輥(6)、輔驅動輥(7)和鎖緊螺釘(8)組成；其中導向機構(3)由前導向板(9)和后導向板(10)組成；其中剪切機構由水平叉形件(11)、兩個輥子(1 、兩個滑塊(1 、兩個導桿(14)、兩個導桿安裝架(15)、切刀(16)和氣缸(18)組成；上述氣缸(18)安裝于支架(1)上，水平叉形件(11)安裝于氣缸輸出桿端，且水平叉形件(11)的兩個分支分別位于導向機構⑶前后兩側；上述兩個導桿安裝架(15)安裝于支架⑴上，且分別位于導向機構⑶的前后兩側；上述導桿(14)沿前后方向安裝于導桿安裝架(15)上；上述兩個滑塊(13)安裝于導桿(14)上，且分別位于導向機構前后兩側；上述兩個輥子(1 分別安裝于水平叉形件(11)的兩個分支的端部；上述滑塊(1 的上表面具有與相應輥子配合的斜槽，兩個斜槽與導桿的夾角θ滿足；0° < θ <90°，并且兩個斜槽關于導向機構對稱；上述切刀(16)由分別安裝于前后兩個滑塊底部的前后兩個刀片組成，且兩個刀片在豎直方向有配合關系。
2.根據權利要求1所述的植入裝置，其特征在于主驅動輥(6)、輔驅動輥(7)均由中心的鋼軸和套于表面橡膠輥組成，主輔驅動輥的之間的間距通過鎖緊螺釘(8)調節，從而得到合適的正壓力。
3.根據權利要求1所述的植入裝置，其特征在于上述導向槽有多條。
4.根據權利要求1所述的植入裝置，其特征在于上述前后刀片的刀刃為內圓弧形，且前后刀片配合形成的刀刃對數和導向槽數目相同且位置對應。
5.根據權利要求1所述的植入裝置，其特征在于上述前后兩個刀片中的一個刀片與其對應的滑塊之間安裝有調節墊片(17)、兩刀片之間的配合關系通過該調整墊片(17)調節。
6.利用權利要求1所述裝置的Z-pin過渡植入方法，其特征在于包括以下過程(a)、手動將pin尖端對入導向槽中；(b)、通過調節主驅動輥(6)和輔驅動輥(7)的間距獲得合適的壓緊力，利用電機(5) 帶動主驅動輥(6)轉動，借助摩擦力向下輸送pin;(c)、pin經過導向板，由導向槽的間距控制pin植入時的間距；(d)、氣缸(18)推動水平叉形件(11)左右運動，通過輥子(1 和斜槽的配合以及導桿對滑塊的限位作用，將叉形件的左右運動轉化為滑塊的前后運動，帶動前后刀片的剪切運動；(e)、氣缸推出力F、剪切力Fx、滑塊上斜槽與導桿的夾角θ、輥子與斜槽之間的摩擦系數μ ！以及滑塊與導桿之間的摩擦系數μ 2存在以下關系F=Fr ηθ-μλ cos^ 、 M2cose + μ2 sin^所以，可以通過改變θ的大小以及選擇合適的輥子以及滑塊材料得到大小合適的剪切力。
全文摘要
一種Z-pin過渡植入裝置及方法，涉及復合材料Z-pin技術。它包括支架(1)、從上至下安裝于支架上的pin的進給機構(2)、導向機構(3)、和剪切機構(4)；其中進給機構由電機(5)、主驅動輥(6)、輔驅動輥(7)和鎖緊螺釘(8)組成，導向機構由前導向板(9)和后導向板(10)組成，剪切機構由水平叉形件(11)、兩個輥子(12)、兩個滑塊(13)、兩個導桿(14)、兩個導桿安裝架(15)、切刀(16)、墊片(17)和氣缸(18)組成。該裝置實現了過渡植入過程的自動化，并且實現了多根pin同時植入的功能。
文檔編號B29L7/00GK102431179SQ20111026019
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者丁麗蘋, 文立偉, 王顯峰, 肖軍, 還大軍, 齊俊偉 申請人:南京航空航天大學