[發明專利]復合材料壓力隔框的自動鋪絲路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202010217731.7
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111497283A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 陳超;張帥;郭長龍;唐中華;劉秀;張智佳;嵇培軍
• 申請（專利權）人: 海鷹空天材料研究院（蘇州）有限責任公司
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38;B29C70/54;B29L31/30
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 關家強

本發明公開了一種復合材料壓力隔框的自動鋪絲路徑規劃方法，包括以下步驟：步驟一：使用三維設計軟件或鋪層定義軟件，提取所述壓力隔框的各鋪層貼模面與鋪放邊界并進行制造性優化處理；步驟二：定義主鋪層方向，并對每層的所述貼模面進行邊界、路徑、方向等參數化定義；步驟三：根據預浸料帶幅寬，將各所述貼模面微分為多個等幅寬的料帶區；步驟四：通過集成式軟件，對所述預浸料帶的絲束進行密化；步驟五：根據自動鋪絲機的最小鋪絲長度、所述壓力隔框的丟層邊界，對所述絲束密化結果進行分析；步驟六：根據定義的所述路徑將鋪覆過程、實際結果進行模擬分析，檢驗所述路徑過程是否合理。其鋪覆出的壓力隔框纖維密實，內部質量高。

技術領域

本發明涉及了復合材料制造領域，具體的是一種復合材料壓力隔框的自動鋪絲路徑規劃方法。

背景技術

復合材料自動鋪絲技術(Automatic Fiber Placement，簡稱AFP)，作為替代預浸料手工鋪疊的復合材料先進制造技術，利用專用鋪放設備，通過數控技術實現鋪貼過程的自動化，相比較傳統手工鋪貼成型，具有高效率、高質量、高精度、低成本以及高可重復性等特點，是近些年來發展最快、效率最高的低成本復合材料自動化成型制造技術之一，廣泛用于大飛機、運載火箭等各類航空航天飛行器結構件制造中。

纖維鋪放軌跡規劃則是自動鋪絲過程的關鍵技術之一，通過人為控制碳纖維單向帶預浸料的走向與速率，可以獲得穩定的纖維路徑，提升復合材料制件的力學性能。

發明內容

為了克服現有技術中的缺陷，本發明實施例提供了一種復合材料壓力隔框的自動鋪絲路徑規劃方法，其覆出的壓力隔框纖維密實，內部質量高。

為實現上述目的，本申請實施例公開了一種復合材料壓力隔框的自動鋪絲路徑規劃方法，包括以下步驟：

步驟一：使用三維設計軟件或鋪層定義軟件，提取所述壓力隔框的各鋪層貼模面與鋪放邊界并進行制造性優化處理，所述鋪放邊界包括丟層邊界和曲面邊界；

步驟二：定義主鋪層方向，并對每層的所述貼模面進行邊界、路徑、方向等參數化定義，所述主鋪層方向為所述曲面的任意徑線方向，每層所述貼面膜的鋪層方向在所述主鋪層方向的基礎上增加、減少經度；

步驟三：根據預浸料帶幅寬，將各所述貼模面微分為多個等幅寬的料帶區，每個所述貼模面貼模面料帶區的長度方向與所述貼模面鋪層方向平行；

步驟四：通過集成式軟件，對所述預浸料帶的絲束進行密化，具體到所述預浸料帶的最小不可分單元均存在對應的路徑定義；

步驟五：根據自動鋪絲機的最小鋪絲長度、所述壓力隔框的丟層邊界，對所述絲束密化結果進行分析；

步驟六：根據定義的所述路徑將鋪覆過程、實際結果進行模擬分析，檢驗所述路徑過程是否合理，結果是否符合工藝需求。

優選的，所述步驟一中提取的各所述貼模面為不可展開三維單側球面結構。

優選的，所述步驟三中，對于各不可展開的所述貼模面，應用平行等距或曲面片偏移基本方法，進行基本中心路徑和料帶邊界生成，實現整體曲面的滿鋪覆性。

優選的，所述預浸料帶為T800級別碳纖維環氧預浸料。

本發明的有益效果如下：

1、充分利用自動鋪絲技術的特性與碳纖維自身的鋪覆性能，相比較傳統復合材料手工鋪貼成型，所有的纖維均出于拉伸狀態且沿著長度方向連續，而手工鋪貼對于這種不可展曲面則需要進行分區與剪口，纖維不連續的時候需要進行搭接補償力學性能，嚴重影響了最終成型的重量與成型質量，采用本發明所制造的復合材料后壓力框零件，具有更高的結構效率與更穩定的質量。