[發明專利]一種復合材料熱隔膜預成型的預浸料定位方法

有效

• 申請號: 201710415844.6
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN108973160B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 王倫;劉軍;徐應強;施圖萬;楊云仙;張曉龍;黃瑩;代佳麗
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;上海飛機制造有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明提供一種復合材料熱隔膜預成型的預浸料定位方法，包括步驟：設計靶標孔；預成型工裝定位；測距；輪廓展開及坐標變換：利用軟件將要加工的零件輪廓以其腹板面為基準展開，然后將展開的圖形按坐標關系轉移到材料平臺上；激光投影：利用激光投影技術，以預成型工裝上的靶標孔建立坐標系，并將展開及位置轉移后的材料輪廓投影出來；以及材料定位：將預浸料層壓板布置于隔膜上并按激光投影的材料輪廓在材料平臺上進行定位。

技術領域

本發明屬于復合材料制造領域，更具體地，涉及一種復合材料熱隔膜預成型的預浸料定位方法。

背景技術

復合材料熱隔膜預成型工藝近年已在國內航空領域有所應用，其中雙隔膜預成型工藝是其中較為先進的一種。該工藝將鋪貼好的預浸料層壓板置于雙層隔膜之間進行預熱，然后將加熱過的預成型工裝轉移到隔膜下方，在真空的作用下將隔膜逐漸吸附到預成型模具上，從而使層壓板變形并貼合模具外形。在這一過程中，預浸料層壓板與預成型工裝之間的相對位置尤其重要。如兩者定位不準確，纖維角度將無法保證，而且對于變厚度零件，各厚度區域的位置也將與理論值相差甚遠。在雙隔膜預成型工藝中，預浸料和預成型工裝的相對位置一經確定，工藝進行過程中人工是無法干預調整其位置的，所以一種準確通用的預浸料定位方法就尤為重要。

目前國內在C型梁的隔膜預成型方面，采用了在預成型模具上標記參考線的方法，并利用設計的額外鋪層進行定位。但該方法通用性較差，需要人工將材料和工裝對準，不能適用于雙隔膜成型工藝。目前，國內的現有技術無法解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種復合材料熱隔膜預成型工藝的預浸料定位方法，使預浸料和工裝分處不同平臺時，實現兩者的相對位置的準確定位。要保證此時材料與工裝的位置足夠精確，需通過建立三維坐標系，結合激光投影和紅外測距來實現。

根據本發明的復合材料熱隔膜預成型的預浸料定位方法，其中工裝平臺和材料平臺布置在相互平行的兩個導軌上，其中所述預浸料定位方法包括步驟：

設計靶標孔：在預成型工裝上制造出一系列靶標孔，并將靶標孔孔位在零件坐標系下的三維坐標值標記到預成型工裝上；

確定工裝與導軌的位置關系：預成型工裝在工裝平臺上放置后，明確導軌方向與工裝坐標系的空間關系，并將導軌方向輸入到計算機中的工裝坐標系下；較為優選的方案是：在預成型工裝上的一端設計并加工標準邊；

預成型工裝定位：將預成型工裝放置在工裝平臺上，使得所述預成型工裝的標準邊平行于所述導軌的方向；只要工裝定位準確，就可以在計算機中以標準邊方向作為導軌方向；

測距：測量材料平臺和工裝平臺之間的距離，較為優選的方案是，利用材料平臺上安裝的激光測距裝置測量材料平臺和工裝平臺之間的距離；

輪廓展開及坐標變換：利用軟件將要加工的零件輪廓以其腹板面為基準展開，然后將展開的圖形按坐標關系轉移到材料平臺上；

激光投影：利用激光投影技術，以預成型工裝上的靶標孔建立坐標系，并將展開及位置轉移后的材料輪廓投影出來；以及

材料定位：將預浸料層壓板布置于隔膜上并按激光投影的材料輪廓在材料平臺上進行定位。

其中，在所述工裝平臺上設計平行于所述導軌的擋條，所述檔條利用所述工裝平臺的邊緣來定位。

其中，在輪廓展開及坐標變換步驟中，先建立右手坐標系，X軸垂直于導軌方向，Y軸平行于導軌方向，方向由工裝平臺指向材料平臺，Z軸垂直于工裝平臺向上，將展開的材料輪廓沿Y軸正方向移動Y1+W，再沿Z軸負方向移動Z1，即是材料輪廓的正確位置，其中W是工裝平臺和材料平臺的寬度，Y1是工裝平臺和材料平臺之間的間距，Z1是預成型工裝的腹板面到工裝平臺的高度。

根據本發明的預浸料定位方法具有以下優點：

(1)準確度高：利用激光投影，增加了定位準確性。