[發明專利]一種多路徑預浸帶鋪放方法

有效

• 申請號: 201210222856.4
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102756483A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 劉艷偉;宋文娟;楊楠楠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱飛機工業集團有限責任公司
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及對復合材料零件成型過程中自動鋪帶機編程技術的優化。

背景技術

自動鋪帶技術是目前世界上自動化、數字化程度最高的航空復合材料構件制造技術之一，在使用自動鋪帶機進行零件的鋪層過程中，鋪層編程程序按照手工鋪層的思路，按鋪層順序依次鋪放，每一層都是從零件的一端開始鋪層。其缺點是：由于每一塊材料的邊緣切割角度的不同，基本上每鋪一塊材料就需要進行邊緣角度的切割調整，由此造成加工速率過慢、材料利用率低，而且由于材料寬度的限制造成產品邊緣鋪貼不齊，在產品鋪層完成后還需要手工裁減，增加了操作難度。

發明內容

本發明的目的是：提出一種能提高材料利用率的多路徑鋪放軌跡規劃鋪層編程方法，以提高自動鋪帶機的工作速率、提高材料的利用率以及對產品的邊緣質量，保證自動鋪帶機使用的先進效果。

本發明的技術方案是：一種多路徑預浸帶鋪放方法，其特征在于，鋪層軌跡規劃時采用多起點鋪放，編程的要點如下：

1、根據預浸帶的始端和末端的形狀來決定每條預浸帶鋪貼的順序；

2、兩塊預浸帶的90度方向的尺寸相加小于原材料預浸布的整個帶寬可進行組合裁剪；

3、根據纖維的0度方向的尺寸來設置設備的鋪貼裝置的旋轉方式；

4、零件邊緣過小的鋪貼塊可增大邊緣方向的尺寸。

本發明的優點是：能大大提高材料利用率可以提高自動鋪帶機的工作速率、提高材料的利用率以及對產品的邊緣質量。經過實際驗證，本發明方法有效地降低了材料的浪費，節約了操作時間，符合復合材料自動鋪帶省時省力的特點，保證了產品的質量。

附圖說明

圖1為本發明建立產品的數學模型和模具的數學模型的結構示意圖

圖2為本發明自動鋪帶成型鋪貼預浸帶形狀及結構示意圖

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對本發明技術方案進一步地詳述：

參見附圖1～2所示，該種多路徑預浸帶鋪放方法，其特征在于：該方法的步驟是：

將產品和模具用CATIA環境下的CPD模塊工具，建立產品的數學模型1和模具的數學模型2，產品的數學模型包括鋪層信息和鋪層順序，模具的數學模型包括鋪設基準面3，鋪設基準面3是指模具與產品表面的貼合面，鋪層信息包括每一層的鋪層邊界線4和鋪層角度θ，鋪層順序是指產品從鋪設基準面3開始的依次鋪放的鋪層次序。設定預浸帶5在模具的數學模型的鋪設基準面3上的鋪放起始點6，在該起始點6鋪設的鋪貼塊9的寬度與預浸帶5的帶寬一致，鋪放起始點6在預浸帶5鋪放軌跡的中心線7上，其坐標設定規則如下：

O°方向的鋪層起始點的坐標為：X=鋪層邊界線4內，Y=預浸帶5的帶寬/2，Z=0；

45°方向的鋪層起始點的坐標為：X=頂點坐標值-預浸帶(5)的帶寬/2×sin45°,Y=頂點坐標值-預浸帶(5)的帶寬/2×cos45°，Z=0。

從鋪層起始點6出發，確定預浸帶5的鋪設軌跡8，確定鋪設軌跡8的規則包括：

a、每一層中的每塊預浸帶鋪貼軌跡都有始端和末端，通過每相鄰兩條預浸帶的始端和末端的形狀來決定每條預浸帶鋪貼的順序。（始端和末端的形狀也可以通過調整實現）

例如，第一條的鋪貼預浸帶的末端形狀與某一條預浸帶的始端拼接后可以形成直角相切或45度角相切，即可以把這兩塊的鋪貼軌跡的順序設置為依次的。

b、在每一層的鋪層中，如果有兩塊預浸帶（第一塊和第二塊）纖維方向的90度方向的尺寸相加小于原材料預浸布的整個帶寬，即可以把這兩塊預浸帶進行組合裁剪，用第一塊產生的廢料繼續裁剪鋪貼出第二塊。為了完成這種操作，要將這兩塊預浸帶的鋪貼順序調整到相鄰，鋪貼的軌跡方向調整為相反方向。

c、每一層中的每塊預浸帶的鋪貼軌跡行進方向，可以根據纖維的0度方向的尺寸來設置設備的鋪貼裝置10的旋轉方式。原則如下：纖維的0度方向小于1000mm的預浸帶，鋪層始端設置在同一平面的同一水平線上，使設備的鋪貼裝置，在每鋪貼下一層的時候設備的鋪貼裝置不發生轉動。0度方向大于1000mm的鋪貼方法則反之。

d、過小的鋪貼塊，在鋪貼過程中容易起皺，如果它的一端是置于零件外邊緣的，可以使過小的鋪貼塊，零件邊緣的方向變大，從而易于鋪貼。

根據特定的規則調整鋪層的順序及方向，進行軌跡優化；按照優化后的軌跡進行鋪層模擬；將程序轉換成坐標值輸入設備的操作執行系統，使設備完成指定操作。