[發(fā)明專利]復合材料鋪放軌跡微變徑自調(diào)整方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810236199.2
• 申請日: 2008-11-26
• 公開（公告）號: CN101419446A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 文立偉;肖軍;王顯峰;李勇;齊俊偉;張建寶
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 魏學成

技術領域

本發(fā)明涉及一種復合材料鋪放軌跡微變徑自調(diào)整方法，屬于復合材料鋪放軌跡設計技術。

背景技術

纖維帶鋪放技術是復合材料成型的主要工藝之一，從開始應用于航空航天領域，到現(xiàn)在化工、汽車等行業(yè)。對于形狀規(guī)則的芯模，鋪放軌跡可以按照芯模的具體形狀具體設計，鋪放軌跡規(guī)則，鋪放質(zhì)量好；但是對于形狀復雜不規(guī)則的芯模，無法用方程表達，設計時無方程可依，只能采用三維軟件對芯模網(wǎng)格化來逼近芯模輪廓，進而設計鋪放軌跡。參見參考文獻“自由曲面構件的纖維鋪放路徑規(guī)劃”(邵冠軍，游有鵬，熊慧南京航空航天大學機電學院，南京，210016南京航空航天大學學報第37卷增刊2005年11月144-148)。這種設計方法對于小曲率芯模，其鋪層易出現(xiàn)重疊或離逢的現(xiàn)象，這對產(chǎn)品的質(zhì)量造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種誤差小、精度高的復合材料鋪放軌跡微變徑自調(diào)整方法。

復合材料鋪放軌跡微變徑自調(diào)整方法設計步驟如下：根據(jù)芯模網(wǎng)格理論進行鋪放軌跡設計，設計軌跡是對理想軌跡的一種逼近，逼近的精度取決于網(wǎng)格的密度；設理論軌跡AD，對應的設計軌跡為：設計軌跡AB和設計軌跡BD，對應的經(jīng)過調(diào)整后的實際軌跡為：實際軌跡AC和實際軌跡CD′；設計軌跡AB，在A點執(zhí)行單步鋪放到B點，該步步長為Δx＝a，Δy＝b，利用機床軌跡控制代碼仿真對設計軌跡進行誤差分析得到B點在某一方向上偏離理想軌跡h；實際軌跡AC，該步步長調(diào)整為Δx＝a’，Δy＝b’，即通過使設計軌跡在方向上將機床坐標調(diào)整一個h距離消除誤差；設計軌跡BD，在B點執(zhí)行單步鋪放到D點，該步步長為Δx＝c，Δy＝d，由于上一步軌跡調(diào)整的影響，軌跡BD將整體偏移一個h距離，與理想軌跡存在一定的偏差；實際軌跡CD’，該步步長調(diào)整為Δx＝c’，Δy＝d’，即通過使設計軌跡在反方向上將機床坐標調(diào)整一個h距離消除誤差；最終通過張力的作用，使得鋪放帶沿最穩(wěn)定最短的軌跡鋪放，從而回到理想軌跡；

根據(jù)鋪放軌跡的不同，上述方向為：圓周方向，或軌跡垂直方向，或芯模軸向方向。

同時根據(jù)機床結構和芯模輪廓判斷軌跡調(diào)整可運行空間、根據(jù)鋪放角判斷軌跡調(diào)整量大小，選擇運行空間允許、軌跡調(diào)整量小的方法進行調(diào)整。

鋪放軌跡代碼經(jīng)過微變徑處理后，可將鋪放軌跡上存在的軌跡誤差大大降低，這有利于消除鋪放帶的重疊和離縫現(xiàn)象，可大大提高產(chǎn)品的整體鋪放質(zhì)量。

附圖說明

情況一：在周向計算、消除誤差的操作方法，見圖1、圖2、圖3

圖1：設計鋪放軌跡。

圖2：單步調(diào)整軌跡。

圖3：修正鋪放軌跡。

情況二：在軌跡垂直方向上計算、消除誤差的操作方法，見圖4、圖5、圖6

圖4：設計鋪放軌跡。

圖5：單步調(diào)整軌跡。

圖6：修正鋪放軌跡。

情況三：在軸向計算、消除誤差的操作方法，見圖7、圖8、圖9

圖7：設計鋪放軌跡。

圖8：單步調(diào)整軌跡。

圖9：修正鋪放軌跡。

圖中標號名稱：1、理想鋪放軌跡，2、設計鋪放軌跡，3、芯模，4、情況一的單步修正軌跡，5、情況一的修正軌跡，6、情況二的單步修正軌跡，7、情況二的修正軌跡，8、情況三的單步修正軌跡，9、情況三的修正軌跡。

具體實施方式

微變徑自調(diào)整方法是跟蹤并記錄設計鋪放軌跡的誤差，根據(jù)偏差大小對鋪放軌跡控制程序進行微調(diào)整，從而提高鋪放精度和鋪層質(zhì)量的方法。

跟據(jù)芯模網(wǎng)格理論進行鋪放軌跡規(guī)劃，設計的軌跡是對理想軌跡的一種逼近，逼近的精度取決于網(wǎng)格的密度，一般來講網(wǎng)格越密逼近精度越高，但是考慮到程序的運行效率和高密度網(wǎng)格的獲取難度，設計鋪放軌跡時所用網(wǎng)格的密度隨芯模大小而定。節(jié)點的間距決定著鋪放軌跡的精度，見圖(1)設計的鋪放軌跡偏離理想鋪放軌跡，這種軌跡誤差可以通過微變徑自調(diào)整方法來解決。

鋪放軌跡出現(xiàn)誤差，如圖1、圖4、圖7所示，其軌跡周向、軌跡垂線方向、軸向誤差分別為h、h₁、h₂。對于該軌跡的誤差，可以跟據(jù)機床軌跡控制代碼仿真出鋪放軌跡，然后對鋪放軌跡進行誤差分析，即判斷代碼控制軌跡和理想軌跡的偏差，然后通過微變徑自調(diào)整方法消除該偏差。