专利名称：一种多路径预浸带铺放方法
技术领域：
本发明属于复合材料制造技术领域，涉及对复合材料零件成型过程中自动铺带机编程技术的优化。
背景技术：
自动铺带技术是目前世界上自动化、数字化程度最高的航空复合材料构件制造技术之一，在使用自动铺带机进行零件的铺层过程中，铺层编程程序按照手工铺层的思路，按铺层顺序依次铺放，每一层都是从零件的一端开始铺层。其缺点是由于每一块材料的边缘切割角度的不同，基本上每铺一块材料就需要进行边缘角度的切割调整，由此造成加工速率过慢、材料利用率低，而且由于材料宽度的限制造成产品边缘铺贴不齐，在产品铺层完成后还需要手工裁减，增加了操作难度。
发明内容
本发明的目的是提出一种能提高材料利用率的多路径铺放轨迹规划铺层编程方法，以提高自动铺带机的工作速率、提高材料的利用率以及对产品的边缘质量，保证自动铺带机使用的先进效果。本发明的技术方案是一种多路径预浸带铺放方法，其特征在于，铺层轨迹规划时采用多起点铺放，编程的要点如下I、根据预浸带的始端和末端的形状来决定每条预浸带铺贴的顺序；2、两块预浸带的90度方向的尺寸相加小于原材料预浸布的整个带宽可进行组合裁剪；3、根据纤维的0度方向的尺寸来设置设备的铺贴装置的旋转方式；4、零件边缘过小的铺贴块可增大边缘方向的尺寸。本发明的优点是能大大提闻材料利用率可以提闻自动铺带机的工作速率、提闻材料的利用率以及对产品的边缘质量。经过实际验证，本发明方法有效地降低了材料的浪费，节约了操作时间，符合复合材料自动铺带省时省力的特点，保证了产品的质量。
图I为本发明建立产品的数学模型和模具的数学模型的结构示意2为本发明自动铺带成型铺贴预浸带形状及结构示意图
具体实施例方式以下将结合附图和实施例对本发明技术方案进一步地详述参见附图I 2所示，该种多路径预浸带铺放方法，其特征在于该方法的步骤是将产品和模具用CATIA环境下的(PD模块工具，建立产品的数学模型I和模具的数学模型2，产品的数学模型包括铺层信息和铺层顺序，模具的数学模型包括铺设基准面3，铺设基准面3是指模具与产品表面的贴合面，铺层信息包括每一层的铺层边界线4和铺层角度e，铺层顺序是指产品从铺设基准面3开始的依次铺放的铺层次序。设定预浸带5在模具的数学模型的铺设基准面3上的铺放起始点6，在该起始点6铺设的铺贴块9的宽度与预浸带5的带宽一致，铺放起始点6在预浸带5铺放轨迹的中心线7上，其坐标设定规则如下0°方向的铺层起始点的坐标为X=铺层边界线4内，Y=预浸带5的带宽/2，Z=0 ；45°方向的铺层起始点的坐标为X=顶点坐标值-预浸带(5)的带宽/2Xsin45° ,Y=顶点坐标值-预浸带(5)的带宽/2Xcos45° , Z=O0从铺层起始点6出发，确定预浸带5的铺设轨迹8，确定铺设轨迹8的规则包括a、每一层中的每块预浸带铺贴轨迹都有始端和末端，通过每相邻两条预浸带的始端和末端的形状来决定每条预浸带铺贴的顺序。(始端和末端的形状也可以通过调整实现) 例如，第一条的铺贴预浸带的末端形状与某一条预浸带的始端拼接后可以形成直角相切或45度角相切，即可以把这两块的铺贴轨迹的顺序设置为依次的。b、在每一层的铺层中，如果有两块预浸带(第一块和第二块)纤维方向的90度方向的尺寸相加小于原材料预浸布的整个带宽，即可以把这两块预浸带进行组合裁剪，用第一块产生的废料继续裁剪铺贴出第二块。为了完成这种操作，要将这两块预浸带的铺贴顺序调整到相邻，铺贴的轨迹方向调整为相反方向。C、每一层中的每块预浸带的铺贴轨迹行进方向，可以根据纤维的0度方向的尺寸来设置设备的铺贴装置10的旋转方式。原则如下纤维的0度方向小于IOOOmm的预浸带，铺层始端设置在同一平面的同一水平线上，使设备的铺贴装置，在每铺贴下一层的时候设备的铺贴装置不发生转动。0度方向大于1000_的铺贴方法则反之。d、过小的铺贴块，在铺贴过程中容易起皱，如果它的一端是置于零件外边缘的，可以使过小的铺贴块，零件边缘的方向变大，从而易于铺贴。根据特定的规则调整铺层的顺序及方向，进行轨迹优化；按照优化后的轨迹进行铺层模拟；将程序转换成坐标值输入设备的操作执行系统，使设备完成指定操作。本发明提高工作效率、材料利用率的原理是第一、采用多起点铺层代替了原来的依次铺层，减少了边缘切割造成的材料浪费；第二、通过控制设备机头的路径，减少机头的行程，提高工作效率。本发明的一个实施例中，外身盒段蒙皮的加工时间由原来的10天缩短到8天，力口工速率提高20%。
权利要求
1.一种多路径预浸带铺放方法，其特征在于该方法的步骤是 (1)将产品和模具用CATIA环境下的(PD模块工具，建立产品的数学模型(I)和模具的数学模型(2)，产品的数学模型包括铺层信息和铺层顺序，模具的数学模型包括铺设基准面(3)，铺设基准面(3)是指模具与产品表面的贴合面，铺层信息包括每一层的铺层边界线(4)和铺层角度9，铺层顺序是指产品从铺设基准面(3)开始的依次铺放的铺层次序。
(2)设定预浸带(5)在模具的数学模型的铺设基准面(3)上的铺放起始点￠)，在该起始点(6)铺设的铺贴块(9)的宽度与预浸带(5)的带宽一致，铺放起始点(6)在预浸带(5)铺放轨迹的中心线(7)上，其坐标设定规则如下 0°方向的铺层起始点的坐标为X=铺层边界线⑷内，Y=预浸带(5)的带宽/2，Z=0 ； 45°方向的铺层起始点的坐标为X=顶点坐标值-预浸带(5)的带宽/2Xsin45° ,Y=顶点坐标值-预浸带(5)的带宽/2XCOS45° , Z=O0 (3)从铺层起始点￠)出发，确定预浸带(5)的铺设轨迹(8)，确定铺设轨迹(8)的规则包括 a、每一层中的每块预浸带铺贴轨迹都有始端和末端，通过每相邻两条预浸带的始端和末端的形状来决定每条预浸带铺贴的顺序。(始端和末端的形状也可以通过调整实现) 例如，第一条的铺贴预浸带的末端形状与某一条预浸带的始端拼接后可以形成直角相切或45度角相切，即可以把这两块的铺贴轨迹的顺序设置为依次的。
b、在每一层的铺层中，如果有两块预浸带(第一块和第二块)纤维方向的90度方向的尺寸相加小于原材料预浸布的整个带宽，即可以把这两块预浸带进行组合裁剪，用第一块产生的废料继续裁剪铺贴出第二块。为了完成这种操作，要将这两块预浸带的铺贴顺序调整到相邻，铺贴的轨迹方向调整为相反方向。
C、每一层中的每块预浸带的铺贴轨迹行进方向，可以根据纤维的0度方向的尺寸来设置设备的铺贴装置(10)的旋转方式。原则如下纤维的0度方向小于IOOOmm的预浸带，铺层始端设置在同一平面的同一水平线上，使设备的铺贴装置，在每铺贴下一层的时候设备的铺贴装置不发生转动。0度方向大于IOOOmm的铺贴方法则反之。
d、过小的铺贴块，在铺贴过程中容易起皱，如果它的一端是置于零件外边缘的，可以使过小的铺贴块，零件边缘的方向变大，从而易于铺贴。
(4)根据特定的规则调整铺层的顺序及方向，进行轨迹优化。
(5)按照优化后的轨迹进行铺层模拟。
(6)将程序转换成坐标值输入设备的操作执行系统，使设备完成指定操作。
全文摘要
本发明是一种多路径铺放轨迹规划铺层编程方法，铺层轨迹规划时采用多起点铺放，编程的要点如下确定铺贴顺序；组合裁剪；铺贴装置的旋转方式；边缘铺贴块增大尺寸。该方法能提高自动铺带机的工作速率、提高材料的利用率以及对产品的边缘质量，保证自动铺带机使用的先进效果。
文档编号B29C70/38GK102756483SQ20121022285
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者刘艳伟, 宋文娟, 杨楠楠 申请人:哈尔滨飞机工业集团有限责任公司