[發明專利]一種復合材料自適應增減紗三維織造方法

有效

• 申請號: 201710155691.6
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106965425B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 單忠德;吳曉川;李志坤;劉豐;李平禮
• 申請（專利權）人: 機械科學研究總院先進制造技術研究中心
• 主分類號: B29C64/141
• 分類號: B29C64/141;B33Y10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種復合材料自適應增減紗三維織造方法，屬于復合材料和機械制造的交叉領域。本發明方法的步驟為：建立復合材料零部件的三維CAD模型，根據CAD模型獲取零部件的分層數據、層片輪廓數據和織造路徑數據，形成Z向增強體陣列，選取指定數量和布置位置的織造纖維進行同時鋪放，并依據零部件不同層的數據進行織造纖維數量和布置位置的自適應調控，實現大型、復雜結構復合材料的高精、高效三維織造。本發明提出的復合材料自適應增減紗三維織造方法提高了大型復合材料的織造效率和制造精度，縮短了三維復合材料制件的加工周期，通過織造纖維的自適應調控實現了大型、復雜結構復合材料制件的高精高效、自動化制造。

技術領域

本發明涉及一種復合材料自適應增減紗三維織造方法，屬于復合材料與機械制造的交叉技術領域。

背景技術

以連續纖維增強復合材料為代表的先進復合材料具有遠高于鋼鐵材料的比剛度和比強度，此外還具有耐腐蝕、抗疲勞性能好以及可設計性強等優勢，被廣泛應用于運載火箭、衛星、風力發電、軌道交通等工業領域。長久以來，二維結構復合材料由于制作簡單、成形工藝及設備成熟，是復合材料結構中應用最為廣泛的結構之一。

三維結構復合材料在厚度方向引入了增強體，解決了二維復合材料分層阻抗低、易脫層等問題，目前以及成為先進復合材料研究的主要方向，其中面向三維結構復合材料的新工藝、新裝備成為研究的熱點和難點。現有的三維結構復合材料制備工藝較繁瑣、制造周期長；且制備過程人工干預多，材料的成形性能不穩定；此外，受現有復合材料制造設備的制約，可制備的制件尺寸較小。

本發明提出一種復合材料自適應增減紗三維織造方法，采用多組織造纖維進行同時織造，可提高三維結構復合材料的制造效率；同時，通過CAD驅動控制，實現了織造纖維數量、布置位置等信息的自適應調控，有效提高了復合材料制件的制造精度，避免了復合材料制件的反復試制，縮短了復合材料制件的制造周期、降低了制造成本，實現了大型、復雜結構復合材料制件的高精高效制造。

發明內容

本發明主要是提供一種復合材料自適應增減紗三維織造方法，該織造方法采用多束織造纖維進行同時織造，同時依據零部件要求進行織造纖維數量和布置位置的自適應調控，從而實現了大型、復雜結構復合材料制件的高精度快速制造。

⒈一種復合材料自適應增減紗三維織造方法，具體步驟如下：

①依據復合材料零部件要求建立零部件的三維CAD模型，獲取所述零部件的分層數據、層片輪廓數據和織造路徑數據；

②根據所述零部件的分層數據和層片輪廓數據，進行織造模板設計，選取指定尺寸和規格的Z向增強體，形成Z向增強體陣列；

③依據所述零部件第一層的層片輪廓數據和織造路徑數據，得到指定織造纖維的數量和布置位置信息，以Z向增強體陣列為框架，依次進行指定數量織造纖維的同時鋪放；

④對鋪放的織造纖維進行層內鎖緊，得到指定厚度的纖維層，完成預制體第一層的織造；

⑤依據所述零部件不同層的分層數據和織造路徑數據，重復步驟③、

④，完成所述零部件預制體的三維織造；

進一步的，不同層織造纖維的數量和布置位置信息相同或不同；

進一步的，織造纖維每一束是獨立控制的；

進一步的，依次進行指定數量織造纖維的同時鋪放，是依據分層數據對織造纖維進行分區布置，相同分區內布置的織造纖維進行同時鋪放，不同分區依次進行織造纖維鋪放；

進一步的，對鋪放的織造纖維進行層間鎖緊，是指采用輔助纖維在層片輪廓位置將每層織造纖維與Z向增強體鎖緊，并對鋪放的纖維層進行緊實，達到指定厚度；