[發明專利]具有鏤空結構的復合材料自動鋪帶成型方法

無效

• 申請號: 201110279636.0
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102310571A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 文立偉;李俊斐;王顯峰;齊俊偉;還大軍;李勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38;B29C70/54;B29B13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種具有鏤空結構的復合材料自動鋪帶成型方法，屬于復合材料鋪放成型領域。

背景技術

隨著航空航天工業的發展，先進復合材料越來越多的應用于航空航天器大型構件的制造，而自動鋪帶技術作為一種先進復合材料自動化成型技術被廣泛應用于航空航天領域，相對于傳統手工鋪疊成型方式，提高了加工效率、改善了工作環境、降低了制造成本。但在現有的應用中，鋪帶產品在形狀上的局限性較大，較多的產品為規則形狀，規則邊界，且較少用于具有鏤空結構的制品成型，其中較為典型的鏤空結構僅為具有少量孔洞的產品。如果需要鋪放成型具有大量鏤空結構的產品，則切刀的切割工作量將大大增加，導致鋪放成型的效率降低，特別是采用一步法鋪帶時。而且在使用一步法鋪帶時，當鋪放小角度預浸帶末端部分，壓靴或壓輥會壓到下一條預浸帶前緣，還需將預浸帶前緣從模具表面撕下，將影響制品質量和成型效率。另外，預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角較小時，切刀的移動會導致纖維移位而發生堆擠，進而導致預浸帶表面的皺褶，影響制品表面質量，這也限制了鋪放產品的形狀。因此，具有鏤空結構的復合材料自動鋪帶成型是一個難以解決的問題。

發明內容

本發明目的在于提出一種具有鏤空結構的復合材料自動鋪帶成型方法。

一種具有鏤空結構的復合材料自動鋪帶成型方法，其特征包括以下過程：

步驟1、首先根據制品形狀尺寸、預浸帶帶寬及鋪層方向設計好切割后預浸帶形狀，進而得到切刀的預定折線軌跡，預定折線軌跡由若干連續的預定直線軌跡組成；

步驟2、然后進行預切割，并進行帶卷的收卷：

(2-1)、當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ＜5°且lsinθ≥b_min時，先采用階梯式折線法對該段預定直線軌跡進行優化，再根據優化軌跡進行預浸帶的切割，其中b_min表示垂直纖維方向進給最小步長，即切刀在垂直方向上切割時，能夠保證切斷纖維且不引起纖維堆擠的最小進給量，l表示此段預定直線軌跡的長度；所得到的優化軌跡為以a為沿纖維方向進給步長，b為垂直纖維方向進給步長的階梯式折線，并滿足：

n=[lsinθbmin]]]>

b=lsinθn]]>

a=btanθ]]>

其中，[]為向下取整符號，n為步長數；

(2-2)、當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ≥5°時，或θ＜5°且lsinθ＜b_min時，則不進行優化直接根據該段預定直線軌跡將預浸帶切割成所需形狀；

步驟3、最后由鋪帶頭將已切割的預浸帶鋪放至模具表面，完成具有鏤空結構的復合材料自動鋪帶成型。

本發明推廣了自動鋪帶技術的應用范圍，能完成各種鏤空結構的制品鋪放成型，并可減小后加工工作量，減輕制品質量，提高成型效率，特別是具有大量鏤空結構的制品。階梯式折線切割法解決了小角度切割時產生的纖維堆擠問題，兩步法鋪帶大大提高鋪放效率避免了壓輥或壓靴對后一小角度預浸帶前緣的影響，改善制品質量。本發明在實現具有鋪帶機基本功能的同時，解決了具有鏤空結構的復合材料制造難題。

附圖說明

圖1：預切割實施方式一原理圖；

圖2：預浸帶鋪放實施方式一原理圖；

圖3：鋪放帶有圓孔的構件鋪放示意圖；

圖4：折線切割法示意圖；

圖5：預切割實施方式二原理圖；