專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多路徑預(yù)浸帶鋪放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及對(duì)復(fù)合材料零件成型過(guò)程中自動(dòng)鋪帶機(jī)編程技術(shù)的優(yōu)化。
背景技術(shù)：
自動(dòng)鋪帶技術(shù)是目前世界上自動(dòng)化、數(shù)字化程度最高的航空復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)之一，在使用自動(dòng)鋪帶機(jī)進(jìn)行零件的鋪層過(guò)程中，鋪層編程程序按照手工鋪層的思路，按鋪層順序依次鋪放，每一層都是從零件的一端開(kāi)始鋪層。其缺點(diǎn)是由于每一塊材料的邊緣切割角度的不同，基本上每鋪一塊材料就需要進(jìn)行邊緣角度的切割調(diào)整，由此造成加工速率過(guò)慢、材料利用率低，而且由于材料寬度的限制造成產(chǎn)品邊緣鋪貼不齊，在產(chǎn)品鋪層完成后還需要手工裁減，增加了操作難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能提高材料利用率的多路徑鋪放軌跡規(guī)劃鋪層編程方法，以提高自動(dòng)鋪帶機(jī)的工作速率、提高材料的利用率以及對(duì)產(chǎn)品的邊緣質(zhì)量，保證自動(dòng)鋪帶機(jī)使用的先進(jìn)效果。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種多路徑預(yù)浸帶鋪放方法，其特征在于，鋪層軌跡規(guī)劃時(shí)采用多起點(diǎn)鋪放，編程的要點(diǎn)如下I、根據(jù)預(yù)浸帶的始端和末端的形狀來(lái)決定每條預(yù)浸帶鋪貼的順序；2、兩塊預(yù)浸帶的90度方向的尺寸相加小于原材料預(yù)浸布的整個(gè)帶寬可進(jìn)行組合裁剪；3、根據(jù)纖維的0度方向的尺寸來(lái)設(shè)置設(shè)備的鋪貼裝置的旋轉(zhuǎn)方式；4、零件邊緣過(guò)小的鋪貼塊可增大邊緣方向的尺寸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能大大提聞材料利用率可以提聞自動(dòng)鋪帶機(jī)的工作速率、提聞材料的利用率以及對(duì)產(chǎn)品的邊緣質(zhì)量。經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，本發(fā)明方法有效地降低了材料的浪費(fèi)，節(jié)約了操作時(shí)間，符合復(fù)合材料自動(dòng)鋪帶省時(shí)省力的特點(diǎn)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型和模具的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明自動(dòng)鋪帶成型鋪貼預(yù)浸帶形狀及結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步地詳述參見(jiàn)附圖I 2所示，該種多路徑預(yù)浸帶鋪放方法，其特征在于該方法的步驟是將產(chǎn)品和模具用CATIA環(huán)境下的(PD模塊工具，建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型I和模具的數(shù)學(xué)模型2，產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型包括鋪層信息和鋪層順序，模具的數(shù)學(xué)模型包括鋪設(shè)基準(zhǔn)面3，鋪設(shè)基準(zhǔn)面3是指模具與產(chǎn)品表面的貼合面，鋪層信息包括每一層的鋪層邊界線4和鋪層角度e，鋪層順序是指產(chǎn)品從鋪設(shè)基準(zhǔn)面3開(kāi)始的依次鋪放的鋪層次序。設(shè)定預(yù)浸帶5在模具的數(shù)學(xué)模型的鋪設(shè)基準(zhǔn)面3上的鋪放起始點(diǎn)6，在該起始點(diǎn)6鋪設(shè)的鋪貼塊9的寬度與預(yù)浸帶5的帶寬一致，鋪放起始點(diǎn)6在預(yù)浸帶5鋪放軌跡的中心線7上，其坐標(biāo)設(shè)定規(guī)則如下0°方向的鋪層起始點(diǎn)的坐標(biāo)為X=鋪層邊界線4內(nèi)，Y=預(yù)浸帶5的帶寬/2，Z=0 ；45°方向的鋪層起始點(diǎn)的坐標(biāo)為X=頂點(diǎn)坐標(biāo)值-預(yù)浸帶(5)的帶寬/2Xsin45° ,Y=頂點(diǎn)坐標(biāo)值-預(yù)浸帶(5)的帶寬/2Xcos45° , Z=O0從鋪層起始點(diǎn)6出發(fā)，確定預(yù)浸帶5的鋪設(shè)軌跡8，確定鋪設(shè)軌跡8的規(guī)則包括a、每一層中的每塊預(yù)浸帶鋪貼軌跡都有始端和末端，通過(guò)每相鄰兩條預(yù)浸帶的始端和末端的形狀來(lái)決定每條預(yù)浸帶鋪貼的順序。(始端和末端的形狀也可以通過(guò)調(diào)整實(shí)現(xiàn)) 例如，第一條的鋪貼預(yù)浸帶的末端形狀與某一條預(yù)浸帶的始端拼接后可以形成直角相切或45度角相切，即可以把這兩塊的鋪貼軌跡的順序設(shè)置為依次的。b、在每一層的鋪層中，如果有兩塊預(yù)浸帶(第一塊和第二塊)纖維方向的90度方向的尺寸相加小于原材料預(yù)浸布的整個(gè)帶寬，即可以把這兩塊預(yù)浸帶進(jìn)行組合裁剪，用第一塊產(chǎn)生的廢料繼續(xù)裁剪鋪貼出第二塊。為了完成這種操作，要將這兩塊預(yù)浸帶的鋪貼順序調(diào)整到相鄰，鋪貼的軌跡方向調(diào)整為相反方向。C、每一層中的每塊預(yù)浸帶的鋪貼軌跡行進(jìn)方向，可以根據(jù)纖維的0度方向的尺寸來(lái)設(shè)置設(shè)備的鋪貼裝置10的旋轉(zhuǎn)方式。原則如下纖維的0度方向小于IOOOmm的預(yù)浸帶，鋪層始端設(shè)置在同一平面的同一水平線上，使設(shè)備的鋪貼裝置，在每鋪貼下一層的時(shí)候設(shè)備的鋪貼裝置不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。0度方向大于1000_的鋪貼方法則反之。d、過(guò)小的鋪貼塊，在鋪貼過(guò)程中容易起皺，如果它的一端是置于零件外邊緣的，可以使過(guò)小的鋪貼塊，零件邊緣的方向變大，從而易于鋪貼。根據(jù)特定的規(guī)則調(diào)整鋪層的順序及方向，進(jìn)行軌跡優(yōu)化；按照優(yōu)化后的軌跡進(jìn)行鋪層模擬；將程序轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值輸入設(shè)備的操作執(zhí)行系統(tǒng)，使設(shè)備完成指定操作。本發(fā)明提高工作效率、材料利用率的原理是第一、采用多起點(diǎn)鋪層代替了原來(lái)的依次鋪層，減少了邊緣切割造成的材料浪費(fèi)；第二、通過(guò)控制設(shè)備機(jī)頭的路徑，減少機(jī)頭的行程，提高工作效率。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，外身盒段蒙皮的加工時(shí)間由原來(lái)的10天縮短到8天，力口工速率提高20%。
權(quán)利要求
1.一種多路徑預(yù)浸帶鋪放方法，其特征在于該方法的步驟是 (1)將產(chǎn)品和模具用CATIA環(huán)境下的(PD模塊工具，建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型(I)和模具的數(shù)學(xué)模型(2)，產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型包括鋪層信息和鋪層順序，模具的數(shù)學(xué)模型包括鋪設(shè)基準(zhǔn)面(3)，鋪設(shè)基準(zhǔn)面(3)是指模具與產(chǎn)品表面的貼合面，鋪層信息包括每一層的鋪層邊界線(4)和鋪層角度9，鋪層順序是指產(chǎn)品從鋪設(shè)基準(zhǔn)面(3)開(kāi)始的依次鋪放的鋪層次序。
(2)設(shè)定預(yù)浸帶(5)在模具的數(shù)學(xué)模型的鋪設(shè)基準(zhǔn)面(3)上的鋪放起始點(diǎn)￠)，在該起始點(diǎn)(6)鋪設(shè)的鋪貼塊(9)的寬度與預(yù)浸帶(5)的帶寬一致，鋪放起始點(diǎn)(6)在預(yù)浸帶(5)鋪放軌跡的中心線(7)上，其坐標(biāo)設(shè)定規(guī)則如下 0°方向的鋪層起始點(diǎn)的坐標(biāo)為X=鋪層邊界線⑷內(nèi)，Y=預(yù)浸帶(5)的帶寬/2，Z=0 ； 45°方向的鋪層起始點(diǎn)的坐標(biāo)為X=頂點(diǎn)坐標(biāo)值-預(yù)浸帶(5)的帶寬/2Xsin45° ,Y=頂點(diǎn)坐標(biāo)值-預(yù)浸帶(5)的帶寬/2XCOS45° , Z=O0 (3)從鋪層起始點(diǎn)￠)出發(fā)，確定預(yù)浸帶(5)的鋪設(shè)軌跡(8)，確定鋪設(shè)軌跡(8)的規(guī)則包括 a、每一層中的每塊預(yù)浸帶鋪貼軌跡都有始端和末端，通過(guò)每相鄰兩條預(yù)浸帶的始端和末端的形狀來(lái)決定每條預(yù)浸帶鋪貼的順序。(始端和末端的形狀也可以通過(guò)調(diào)整實(shí)現(xiàn)) 例如，第一條的鋪貼預(yù)浸帶的末端形狀與某一條預(yù)浸帶的始端拼接后可以形成直角相切或45度角相切，即可以把這兩塊的鋪貼軌跡的順序設(shè)置為依次的。
b、在每一層的鋪層中，如果有兩塊預(yù)浸帶(第一塊和第二塊)纖維方向的90度方向的尺寸相加小于原材料預(yù)浸布的整個(gè)帶寬，即可以把這兩塊預(yù)浸帶進(jìn)行組合裁剪，用第一塊產(chǎn)生的廢料繼續(xù)裁剪鋪貼出第二塊。為了完成這種操作，要將這兩塊預(yù)浸帶的鋪貼順序調(diào)整到相鄰，鋪貼的軌跡方向調(diào)整為相反方向。
C、每一層中的每塊預(yù)浸帶的鋪貼軌跡行進(jìn)方向，可以根據(jù)纖維的0度方向的尺寸來(lái)設(shè)置設(shè)備的鋪貼裝置(10)的旋轉(zhuǎn)方式。原則如下纖維的0度方向小于IOOOmm的預(yù)浸帶，鋪層始端設(shè)置在同一平面的同一水平線上，使設(shè)備的鋪貼裝置，在每鋪貼下一層的時(shí)候設(shè)備的鋪貼裝置不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。0度方向大于IOOOmm的鋪貼方法則反之。
d、過(guò)小的鋪貼塊，在鋪貼過(guò)程中容易起皺，如果它的一端是置于零件外邊緣的，可以使過(guò)小的鋪貼塊，零件邊緣的方向變大，從而易于鋪貼。
(4)根據(jù)特定的規(guī)則調(diào)整鋪層的順序及方向，進(jìn)行軌跡優(yōu)化。
(5)按照優(yōu)化后的軌跡進(jìn)行鋪層模擬。
(6)將程序轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值輸入設(shè)備的操作執(zhí)行系統(tǒng)，使設(shè)備完成指定操作。
全文摘要
本發(fā)明是一種多路徑鋪放軌跡規(guī)劃鋪層編程方法，鋪層軌跡規(guī)劃時(shí)采用多起點(diǎn)鋪放，編程的要點(diǎn)如下確定鋪貼順序；組合裁剪；鋪貼裝置的旋轉(zhuǎn)方式；邊緣鋪貼塊增大尺寸。該方法能提高自動(dòng)鋪帶機(jī)的工作速率、提高材料的利用率以及對(duì)產(chǎn)品的邊緣質(zhì)量，保證自動(dòng)鋪帶機(jī)使用的先進(jìn)效果。
文檔編號(hào)B29C70/38GK102756483SQ20121022285
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者劉艷偉, 宋文娟, 楊楠楠 申請(qǐng)人:哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司