本技术涉及一种自动曲面针刺机构及其在三维针刺装置中的应用。该机构能够对纤维复合材料预制体的曲面部分进行针刺加固,实现自动化操作,提高针刺效率和质量。
背景技术
针刺工艺是一种常见的非织造加固工艺,通过刺针对纤维网、毡或织物等叠加的对象进行反复针刺,刺针带有刺钩,使纤维间产生缠结,进而纤维或纤维层互相纠缠,形成一定的结构和性能,从而增强整体强度。通过针刺加固的非织造材料广泛应用于工业、航空航天、新能源、建筑工业等领域。
现有的非织造纤维复合材料预制体加工采用的是平面式针刺,但随着工业应用需求的增多,含有曲面的纤维复合材料预制体的加工需求越来越多,平面式针刺加固已无法满足生产需求。
例如,如图1所示的单晶硅直拉法生产过程中的坩埚,包括第一圆周面11、第一端面12和连接在第一圆周面11和端面12之间的第一弧形面13;如图2所示的航空航天领域的关键零件鼻锥,包括第二圆周面21和圆锥面22;如图3所示的预制体包括第三圆周面31、位于第三圆周面31两端的第二端面32,以及连接在第三圆周面31和第二端面32之间的第二弧形面33,其中,上述第一弧形面13、圆锥面22和第二弧形面33都是曲面,均无法采用传统的平面式针刺来独立完成针刺加固。
目前,现有的含曲面的纤维复合材料预制体的针刺加固,采用的是机械和人工相结合的方式来共同完成的,其中,采用平面式针刺完成圆周面或平面部分的针刺,通过工人手动完成曲面部分的针刺加固,这种加工方式不仅无法连续针刺,针刺加固的一致性和可靠性难以确定,且工人用量大,加工效率低。
因此,上述现有技术至少具有如下技术问题:现有技术中纤维复合材料预制体的曲面部分是通过手工进行针刺加固,导致产品一致性和可靠性差,且加工效率低。
实现思路