一种在细长软性模具上铺贴的料片定位方法与流程

本发明涉及一种在细长软性模具上铺贴的料片定位方法。

背景技术：

工字梁是复合材料制件中较为常见的加强结构件，其分为等截面工字梁和变截面工字梁等结构形式，其结构特点通常为尺寸较大、壁厚较薄，部分工字梁制件还带有双曲面结构，如图1和2所示。该类制件铺贴时一般分为上下左右四部分进行铺贴，即先铺贴自由边，然后铺贴左立边和右立边，然后贴合边；在铺贴过程中还需要填充捻丝条，其结构如图3所示。在变厚度曲面的复合材料结构件中，当零件铺贴的纤维角度存在偏差时，零件的强度、刚度及稳定性将受到严重影响。特别是±45°单向带纤维预浸料铺贴的纤维角度，若出现偏差，零件固化后会出现外观变形，使得零件的力学性能下降。

目前，业内基于热压罐工艺的成型方法基本为金属芯模成型或软性模具成型，金属芯模成型工艺中，上下左右四部分料片铺贴时直接在金属工装上，但由于芯模为金属材质，自重较大，操作十分不便，且在复合材料制件尺寸较大的情况下，为了保证产品尺寸精度以及定位的基准，对模具的精度要求必须高。而软性模具成型工艺中，由于软性模具自身强度及稳定性较差且定位存在较大偏差，无法直接在软性模具上进行直接铺贴定位，一般是采用专用金属工装进行料片铺贴，后人工转移至气囊工装上进行组合定位，耗时耗力且存在转移过程中预铺层纤维屈曲的风险。因此，亟需一种有效的方式来解决软性模具铺贴料片的定位问题。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供一种在细长软性模具上铺贴的料片定位方法通过夹持工装增加软性模具铺贴料片时的稳定性，同时采用激光投影线进行软性模具和铺层角度定位，然后软性模具作为芯模组合定位至金属成型工装辅助成型，避免了料片转移过程中预铺层纤维屈曲的风险。具体技术方案如下：

一种在细长软性模具上铺贴的料片定位方法，

1）软模定位：采用激光投影仪在夹持工装上投影软性模具腹板面首尾轮廓线和由腹板面中线与其垂直的法平面短线组成的十字定位线，然后根据腹板面首尾轮廓线和十字定位线将软性模具定位并夹持固定在夹持工装上；

2）定位检测：从软性模具的一端开始每间隔一段距离采用直尺或卡尺依次检查激光投影的腹板面中线是否在软性模具的腹板面中间点上，并作局部调整，使软性模具定位合格；

3）料片铺贴：软性模具定位合格后，将预浸料料片衬纸上标识的料片中线与激光投影仪投出的软性模具腹板面中线重合，将预浸料料片铺贴在软性模具上；

4）料片转移：将铺贴好预浸料料片的软性模具作为芯模，直接组合定位至金属成型辅助工装上固化成型，从而避免了预浸料料片转移过程中预铺层纤维屈曲的风险。

作为优选的技术方案的，步骤1）中，所述夹持工装由定位工作台和可活动的多个分块夹持卡板组成，所述定位工作台为整体的平面框架结构；所述分块夹持卡板安装在定位工作台的平面上，并分布在软性模具的两侧，用于夹持固定或松开软性模具。

优选的，所述定位工作台的边缘设有激光投影孔；所述分块夹持卡板包括卡板本体和卡板销，所述卡板销用于将卡板本体固定在定位工作台上，所述卡板本体上设有用于卡板销穿过的卡板销孔。

优选的，所述卡板销为可松动的拧接螺销，便于调整卡板本体的位置；所述卡板销孔为长腰形孔，其均垂直于软性模具的长边设置，所述卡板本体通过沿卡板销孔前后推动，夹持固定或松开软性模具。

作为优选的技术方案的，步骤1）中，所述软性模具腹板面首尾轮廓线及十字定位线均为通过catia软件根据软性模具的模型尺寸提取划分建立，然后通过fibersim软件将其转化成投影仪可识别的文件，用于投影。

所述十字定位线的建立方法为：以软性模具腹板面一侧的长边为直线每间隔一段距离建立一个点，通过直线和点建立过点垂直直线的法平面，提取每个法平面与软性模具腹板面相交线为法平面短线，把每个法平面短线的中点连接形成腹板面中线，法平面短线与腹板面中线相交，即形成十字定位线。

优选的，所述法平面短线间的间隔距离为50mm～100mm。

作为优选的技术方案的，步骤2）中，所述定位检测，选取检测点间隔的距离为100mm；检测的标准为投影的腹板面中线到软性模具腹板面两侧的距离之差在±1mm以内。

作为优选的技术方案的，步骤2）中，所述局部调整为通过松动定位检测不合格处的分块夹持卡板，调整软性模具腹板面两侧的距离。

作为优选的技术方案的，步骤3）中，所述预浸料料片衬纸上标识的料片中线为catia软件根据软性模具模型尺寸提取划分建立软性模具腹板面中线，并通过fibersim软件将该腹板面中线加到预浸料料片下料图中，然后经自动裁布机下料时在料片衬纸上标识出料片中线。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优势：

首先，本发明利用软性模具腹板首尾轮廓线确定软性模具的初定位，然后通过分块可活动夹持卡板将软性模卡紧定位，再依据软性模具腹板中线和法平面短线形成的十字线精准定位软性模具，该定位方式可以保证软性模具轴线满足工程要求，避免模具自身轴线公差导致零件轴线超差。

其次，在软性模具上结合投影线直接进行预浸料铺贴定位，根据软性模具投影腹板面中线与料片衬纸上标记的料片中线重合为基准铺贴料片，保证了零件的轴线要求及铺贴角度要求，避免料片转移过程中预铺层纤维屈曲的风险，满足产品质量，提高零件合格率。

再次，本发明夹持工作的分块夹持卡板的卡板销孔为长腰形孔，松开卡板销可调整两侧卡板间距，定位不同宽度尺寸的软性模具。同时夹持卡板是分块独立的，可以定位不同长度尺寸的软性模具。使得该工装可共用不同尺寸的模具定位，节约制造成本。

另外，本发明定位方法，软性模具的定位可通过分块夹持卡板局部微调，避免整体移动软性模具，减小定位难度，同时简单易操作，提高工作效率。

附图说明

图1为现有工字梁复合材料制件的截面示意图；

图2为现有曲面工字梁复合材料制件的结构示意图；

图3为现有工字梁复合材料制件的各铺贴料片截面示意图；

图4为本发明在细长软性模具上铺贴的料片夹持工装结构俯视示意图；

图5为本发明分块夹持卡板的结构示意图；

图6为本发明软性模具在夹持工装上的定位局部结构示意图。

图中：1、软性模具；2、夹持工装；21、定位工作台；22、分块夹持卡板；221、卡板本体；222、卡板销；223、卡板销孔；3、腹板面首尾轮廓线；4、十字定位线；41、腹板面中线；42、法平面短线；5、预浸料料片；6、料片中线；7、激光投影孔。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。实施例如下：

一种在细长软性模具上铺贴的料片定位方法，

1）软模定位：采用激光投影仪在夹持工装2上投影软性模具1腹板面首尾轮廓线3和由腹板面中线41与其垂直的法平面短线42组成的十字定位线4，然后根据腹板面首尾轮廓线3和十字定位线4将软性模具1定位并夹持固定在夹持工装2上。所述夹持工装2由定位工作台21和可活动的多个分块夹持卡板22组成，所述定位工作台21为整体的平面框架结构；所述分块夹持卡板22安装在定位工作台21的平面上，并分布在软性模具1的两侧，用于夹持固定或松开软性模具1。所述定位工作台21的边缘设有激光投影孔7；所述分块夹持卡板22包括卡板本体221和卡板销222，所述卡板销222用于将卡板本体221固定在定位工作台21上，所述卡板本体221上设有用于卡板销222穿过的卡板销孔223。所述卡板销222为可松动的拧接螺销，便于调整卡板本体221的位置；所述卡板销孔223为长腰形孔，其均垂直于软性模具1的长边设置，所述卡板本体221通过沿卡板销孔223前后推动，夹持固定或松开软性模具1。

另外，本步骤中所述软性模具1腹板面首尾轮廓线3及十字定位线4均为通过catia软件根据软性模具1的模型尺寸提取划分建立。其中，所述十字定位线4的建立方法为：以软性模具1腹板面一侧的长边为直线每间50mm～100mm距离建立一个点，通过直线和点建立过点垂直直线的法平面，提取每个法平面与软性模具1腹板面相交线为法平面短线42，把每个法平面短线42的中点连接形成腹板面中线41，法平面短线42与腹板面中线41相交，即形成十字定位线4。腹板面首尾轮廓线3及十字定位线4建立后通过fibersim软件将其转化成投影仪可识别的文件，用于投影。

2）定位检测：从软性模具1的一端开始每间隔100mm距离采用直尺或卡尺依次检查激光投影的腹板面中线41是否在软性模具1的腹板面中间点上，并作局部调整，使软性模具1定位合格。检测的标准为投影的腹板面中线41到软性模具1腹板面两侧的距离之差在±1mm以内。对于，检测不合格的点，通过松动分块夹持卡板22，调整软性模具1腹板面两侧的距离，使其合格。

3）料片铺贴：软性模具1定位合格后，将预浸料料片5衬纸上标识的料片中线6与激光投影仪投出的软性模具1腹板面中线41重合，将预浸料料片5铺贴在软性模具1上。所述预浸料料片5衬纸上标识的料片中线6为catia软件根据软性模具1模型尺寸提取划分建立软性模具1腹板面中线41，并通过fibersim软件将该腹板面中线41加到预浸料料片5下料图中，然后经自动裁布机下料时在料片衬纸上标识出料片中线6。

4）料片转移：将铺贴好预浸料料片5的软性模具1作为芯模，直接组合定位至金属成型辅助工装上固化成型，从而避免了预浸料料片5转移过程中预铺层纤维屈曲的风险。

本发明方法通过夹持工装进行定位，提高软性模具铺贴过程中的稳定性，并根据软性模具腹板面投影中线与料片衬纸上标记中线重合为基准铺贴料片，保证纤维的铺贴角度。预浸料料片在软性模具上铺贴，软性模具作为芯模组合定位至金属成型工装辅助成型，避免了料片转移过程中预铺层纤维屈曲的风险。且夹持工装设计成分块可活动的卡板随型定位，可以避免成型模具自身轴线公差导致零件轴线超差。同时，分块可活动式卡板可通过调整卡板位置定位不同尺寸的软性模具，实现了共用功能，节约了制造成本，具有极好的实用和推广价值。