軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，將模具鋪放面的三維CAD模型導(dǎo)入軌跡規(guī)劃軟件，根據(jù)鋪層所允許的搭接/間隙以及鋪放面的承載、外形等要求進行鋪層規(guī)劃，得到組成該鋪放面的每一塊預(yù)浸料外形、尺寸、位置等信息，依據(jù)這些信息和搭接/間隙量，裁剪預(yù)浸料鋪層及對應(yīng)外形、尺寸的模板；先在鋪放面放置模板，確定實際的鋪放邊界線，再根據(jù)邊界線依次連接相鄰預(yù)浸料進行鋪放，直至預(yù)浸料覆滿待鋪放的區(qū)域。該方法實現(xiàn)了將計算機軌跡規(guī)劃軟件應(yīng)用到手工鋪層操作中，減少預(yù)浸料報廢率、提高了鋪層的精確度及性能，可得到符合理論設(shè)計、與自動鋪放等同高質(zhì)量的鋪層結(jié)構(gòu)。
【專利說明】軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，屬于復(fù)合材料預(yù)浸料成型領(lǐng)域，適用于在非可展曲面和復(fù)雜曲面用手工鋪放預(yù)浸料鋪層。

【背景技術(shù)】
[0002]自動鋪放技術(shù)能高效率、高精度、低缺陷的成形大型復(fù)雜構(gòu)件，已在國外航空、航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)鋪放面信息，自動鋪放的軌跡規(guī)劃軟件可預(yù)先布置待鋪放預(yù)浸料的外形、尺寸、位置，將鋪層有序、整齊的鋪放在鋪放面，避免了預(yù)浸料皺褶、降低了鋪放缺陷。但受限于成本因素或鋪放頭尺寸限制，用預(yù)浸料成形小型非可展曲面和復(fù)雜曲面構(gòu)件目前仍以手工鋪放為主。
[0003]在非可展曲面或復(fù)雜曲面上用手工鋪放預(yù)浸料時，將不同大小、外形的預(yù)浸料臨時剪切、組合成所需鋪層易出現(xiàn)預(yù)浸料間隙或搭接過大、皺褶等缺陷，這極大影響了層合板的美觀、后續(xù)鋪層的鋪放、增加了孔隙率等缺陷，繼而降低固化后層合板的力學(xué)性能，甚至?xí)斐蓸?gòu)件的報廢，這無疑增加了制造成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，可根據(jù)需要，預(yù)先規(guī)劃好待鋪放預(yù)浸料的外形、尺寸、位置，提高下料精度，有效避免預(yù)浸料間隙或搭接過大、皺褶等鋪放缺陷。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，包括:
步驟一、將鋪放面的三維CAD模型導(dǎo)入軌跡規(guī)劃軟件，根據(jù)具體要求設(shè)置鋪層所允許的搭接量/間隙量，得到覆蓋該面的所有預(yù)浸料的詳細信息，包括外形、尺寸、位置；
步驟二、根據(jù)這些信息，裁剪該鋪層所需的預(yù)浸料形狀，具體為:待鋪放區(qū)域一與鋪放區(qū)域二有搭接量，則裁剪的預(yù)浸料為模板與搭接區(qū)域面積之和；待鋪放區(qū)域三與鋪放區(qū)域四有間隙量，則裁剪的預(yù)浸料為模板與搭接區(qū)域面積之差；若待鋪放區(qū)域間無搭接量或間隙量，則預(yù)浸料與模板外形一致；
步驟三、根據(jù)所允許的搭接量/間隙量和預(yù)浸料形狀，裁剪出與每塊預(yù)浸料對應(yīng)的模板；
步驟四、選定起始鋪放處或一條邊界，鋪放預(yù)浸料模板；
步驟五、依據(jù)模板所在位置確定對應(yīng)的預(yù)浸料覆蓋區(qū)域，取走模板并鋪放預(yù)浸料； 步驟六、選定已鋪放預(yù)浸料一條邊界，重復(fù)步驟四-五，直至將預(yù)浸料覆滿該鋪層。
[0006]進一步地，所述模板采用預(yù)浸料離型紙。模板采用易切割、易保持外形、難拉長的材料，優(yōu)選為預(yù)浸料離型紙。
[0007]進一步地，所述預(yù)浸料為單向或織物雙向預(yù)浸料，預(yù)浸料的鋪層角度為-90。?90。。
[0008]進一步地，軌跡規(guī)劃軟件采用自動鋪放系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃軟件。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料的方法，適用于在非可展曲面和復(fù)雜曲面用手工鋪放預(yù)浸料，根據(jù)待鋪放曲面信息，利用軌跡規(guī)劃軟件預(yù)先生成組成鋪層所需的預(yù)浸料外形、尺寸、位置等信息，根據(jù)這些信息裁剪出與理論規(guī)劃外形一致的預(yù)浸料和對應(yīng)的模板，先后鋪放模板和預(yù)浸料。與傳統(tǒng)的直接在曲面鋪放預(yù)浸料、臨時切割消除搭接和皺褶相比，保證了預(yù)浸料鋪放位置的準確性，減少了搭接、間隙、皺褶等鋪放缺陷，提高了層合板的鋪放性能，通過在某大曲率曲面零件成型的大量實踐基礎(chǔ)上，結(jié)果表明該方法制得的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和穩(wěn)定性大幅度上升，零件報廢率也極大降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為某大曲率零件的鋪放面的示意圖；
圖2為將鋪放面的三維CAD模型導(dǎo)入軌跡規(guī)劃軟件，根據(jù)需要生成組成該面的所有預(yù)浸料的詳細信息的示意圖；
圖3為根據(jù)搭接量/間隙量和預(yù)浸料形狀，裁剪出模板和預(yù)浸料的示意圖；
圖4為沿某一邊界鋪放模板并確定待鋪放區(qū)域的示意圖；
圖5為將預(yù)浸料鋪放至用模板確定的區(qū)域的示意圖；
圖6為沿著連接線處鋪放緊鄰的模板的示意圖；
圖7為按照本發(fā)明鋪放預(yù)浸料得到整個鋪放面的示意圖；
圖8為在搭接/間隙處鋪放預(yù)浸料的示意圖。

【具體實施方式】
[0011]以鋪放某大曲率曲面復(fù)合材料零件的45°鋪層為例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細描述:
待鋪放曲面01由一個圓形柱面和一個凸起狀的雙曲面組合而成的復(fù)雜、非可展曲面，長寬約700mm，高約500mm，如圖1。非可展曲面上無法用整張預(yù)浸料進行無搭接/間隙、無皺褶的覆蓋；而臨時比劃、切割預(yù)浸料無法準確搭接/間隙、皺褶位置，這會延長工時，并影響后續(xù)鋪放質(zhì)量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，其實施過程如下:
(I)將曲面01的三維CAD模型導(dǎo)入軌跡規(guī)劃軟件，根據(jù)其曲率、受載等要求布置鋪層，設(shè)定相鄰預(yù)浸料間的搭接量021A和間隙量022A，若無搭接/間隙則為交線02A，得到如圖2所示的45°鋪層信息。
[0013](2)圖2鋪層信息中，待鋪放區(qū)域041A與042A有搭接021A，則裁剪的預(yù)浸料042為模板032與搭接區(qū)域021面積之和；待鋪放區(qū)域042A與043A有間隙022A，則裁剪的預(yù)浸料043為模板033與搭接區(qū)域022面積之差；若待鋪放區(qū)域間無搭接/間隙，則預(yù)浸料04與模板03外形一致。根據(jù)鋪層信息裁剪的模板03和預(yù)浸料04，如圖3所示。
[0014](3)在曲面01某處開始鋪放模板03，確定與其相鄰鋪放區(qū)域的邊界02a，如圖4所示。
[0015](4)取走模板03，依據(jù)邊界02a將對應(yīng)預(yù)浸料04放置在模板之前確定的區(qū)域，如圖5所示。
[0016](5)沿邊界02a鋪放模板03，確定邊界02b，如圖6所示。
[0017](6)按照步驟(3)~(5)的方法依次放置模板03和預(yù)浸料04，直至將待鋪放預(yù)浸料04全部放置在曲面01上，如圖7所示?？梢娝玫降匿亴訜o皺褶等缺陷、與理論規(guī)劃，如圖2所示，一樣精確。
[0018](7)在預(yù)浸料04間有搭接021和間隙022的鋪放示意圖，如圖8所示。
[0019]本發(fā)明所述的鋪層角度范圍為-90° -90°，以上實施的是45°鋪層，其它鋪層可按照同樣的方法進行。
[0020]本發(fā)明所述的軌跡規(guī)劃軟件可采用自動鋪放系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃軟件，或其它有類似軌跡規(guī)劃功能的計算機軟件。
[0021]實施例方法實現(xiàn)了將計算機軌跡規(guī)劃軟件應(yīng)用到手工鋪層操作中，減少預(yù)浸料報廢率、提高了鋪層的精確度及性能，可得到符合理論設(shè)計、與自動鋪放等同高質(zhì)量的鋪層結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，其特征在于，包括: 步驟一、將鋪放面的三維CAD模型導(dǎo)入軌跡規(guī)劃軟件，根據(jù)具體要求設(shè)置鋪層所允許的搭接量/間隙量，得到覆蓋該面的所有預(yù)浸料的詳細信息，包括外形、尺寸、位置； 步驟二、根據(jù)這些信息，裁剪該鋪層所需的預(yù)浸料形狀，具體為:待鋪放區(qū)域一與鋪放區(qū)域二有搭接量，則裁剪的預(yù)浸料為模板與搭接區(qū)域面積之和；待鋪放區(qū)域三與鋪放區(qū)域四有間隙量，則裁剪的預(yù)浸料為模板與搭接區(qū)域面積之差；若待鋪放區(qū)域間無搭接量或間隙量，則預(yù)浸料與模板外形一致； 步驟三、根據(jù)所允許的搭接量/間隙量和預(yù)浸料形狀，裁剪出與每塊預(yù)浸料對應(yīng)的模板； 步驟四、選定起始鋪放處或一條邊界，鋪放預(yù)浸料模板； 步驟五、依據(jù)模板所在位置確定對應(yīng)的預(yù)浸料覆蓋區(qū)域，取走模板并鋪放預(yù)浸料； 步驟六、選定已鋪放預(yù)浸料一條邊界，重復(fù)步驟四-五，直至將預(yù)浸料覆滿該鋪層。
2.如權(quán)利要求1所述的軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，其特征在于，所述模板采用預(yù)浸料離型紙。
3.如權(quán)利要求2所述的軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，其特征在于:所述預(yù)浸料為單向或織物雙向預(yù)浸料，預(yù)浸料的鋪層角度為-90° -90°。
4.如權(quán)利要求3所述的軌跡規(guī)劃軟件輔助鋪放預(yù)浸料鋪層的方法，其特征在于:軌跡規(guī)劃軟件采用自動鋪放系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃軟件。
【文檔編號】G06F17/50GK104484516SQ201410725812
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】方宜武 申請人:江蘇恒神纖維材料有限公司