[發明專利]一種基于2.5D編織的復合材料S型進氣道筒體制造方法

有效

• 申請號: 202110346919.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113232328B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 羅維;黃當明;陳貴勇;黃海超;楊龍英
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36;B29B11/06;B29L23/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 程余

本發明公開了一種基于2.5D編織的復合材料S型進氣道筒體制造方法，屬于復合材料成型制造領域。包括步驟：根據S型進氣道筒體幾何外形計編織芯模，在CATIA軟件中提取進氣道編織軌跡母線，在所述母線上根據工藝要求添加控制點，并測量得到各控制點坐標以及其切矢與加工端點的對應切矢的夾角；獲取的點位信息錄入Catia V5 Delmia軟件中進行軌跡碰撞仿真分析，并得到軌跡規劃程序；將軌跡規劃程序導入KUKA 6軸機器人控制系統，對編織過程中各控制點間的速度進行調整，最終得到編織預制體；對所得的編織預制體進行真空灌注等后處理工藝。本發明將自動化程度較高的2.5D往復編織技術與低成本的樹脂真空導流技術相結合，拓寬了相關技術的應用范圍，降低了制件的制造成本。

技術領域

本發明涉及復合材料制造技術領域，具體涉及一種基于2.5D編織的復合材料S型進氣道筒體制造方法。

背景技術

基于自由母線掃掠的中空筒體結構被廣泛應用于航空航天、汽車、能源能領域的進排氣管件結構中，如汽車進氣歧管、排氣道、飛機進氣道等，是一種典型的管類結構。這類管結構對結構強度要求較高，近年來多采用連續纖維增強復合材料進行制造。

由于該類管結構外形尺寸較為復雜，采用常規預浸料鋪疊方法存在鋪疊效率低下，纖維不連續、制造成本較高的問題。

2.5D編織技術是一種新型的預制體成型技術，結合機器人構成織物編織系統后能夠實現程序控制的自動化往復編織，通過調節編織紗線的編織角度能夠調節制件在徑向方向的力學性能，軸向紗的引入則能夠提高復合材料的軸向性能，結合RTM、真空導流等工藝可進一步制備得到復合材料，是一種有潛力的成型復雜外形筒狀復合材料的技術。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中進氣道筒體件生產制造存在的效率低、成本高的問題，提出了一種基于2.5D編織的復合材料S型進氣道筒體制造方法，該制造工藝將自動化程度較高的2.5D往復編織技術與低成本的樹脂真空導流技術相結合，拓寬了相關技術的應用范圍，降低了制件的制造成本。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種基于2.5D編織的復合材料S型進氣道筒體制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、根據S型進氣道筒體幾何外形設計編織芯模，在CATIA軟件中提取進氣道編織軌跡母線，并將所述母線經過加工端點與仿真環境中編織平面中心點坐標重合，且該加工端點的對應切矢垂直于編織平面；

B、在所述母線上根據工藝要求添加控制點，并測量得到各控制點坐標以及其切矢與加工端點的對應切矢的夾角；

C、將步驟B獲取的點位信息錄入Catia V5 Delmia軟件中進行軌跡碰撞仿真分析，并得到軌跡規劃程序；

D、將步驟C得到的軌跡規劃程序導入KUKA 6軸機器人控制系統，在編織芯模上進行實物的往復編制，并根據實際情況對編織過程中各控制點間的速度進行調整，最終得到編織預制體；

E、對所得的編織預制體進行真空灌注等后處理工藝。

進一步的，對所得的編織預制體進行真空灌注等后處理工藝包括如下步驟：

A、對所述編制預制體的兩端進行裁剪，之后在其上方鋪放可剝布、導流網、注膠管和出膠管，并用膩子條封裝真空袋，檢測真空度在30min內不低于0.95 Bar；

B、真空袋封裝完成后，進行配膠及真空灌注，待出膠口樹脂無氣泡時，關閉注膠管及出膠管閥門，完成灌注；

C、固化及脫模：將上述灌注完成的整體轉移至烘箱中進行固化，冷卻到室溫后進行拆模，完成S型進氣道筒體制備。

進一步的，真空灌注時，調節注膠管閥門，使注膠過程中流動前沿推進速度在20~30mm/min。

本發明的有益效果：