一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法

本发明属于复合材料自动铺放成型，尤其涉及一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法。

背景技术：

1、复合材料具有轻量化、高强度、耐腐蚀、耐高温等优点，在很多领域得到广泛应用，如航空航天领域、船舶制造、汽车制造、电子行业等。复合材料的制作工艺较为复杂。复材铺放成型技术主要分为两种方法：手工铺放和自动化铺放。手工铺放由工人手动完成，缺点是需要大量的劳动力和时间，且易出现误差。自动化铺放则采用机器人或其他自动化设备完成铺放和成型过程，相比手工铺放具有高效率、高精度、易操作和低成本等优点，同时能提高产品质量和生产的稳定性。

2、现有的模具铺贴技术通常适用于具有简单模具表面形状的材料铺贴。然而，在复杂模具表面，如不规则曲线边界、尖锐角边界和复杂边界等情况下，传统的铺贴方法往往无法准确快速地铺贴材料。目前的铺贴方法往往需要手动切割和调整材料，以适应复杂模具表面形状，这不仅费时费力，还容易出现误差。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种基于复杂磨具表面的多边界复杂料片铺贴方法,能够实现复杂料片的自动化铺放。

2、一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，

3、具体包括如下步骤：

4、步骤1：选择一个预浸料，其形状较短但具有多个边界；

5、步骤2：根据料片的形状调整气缸的位置，对料片进行抓取：

6、步骤3：将预浸料自动铺贴在复杂模具表面的多个边界处；

7、步骤4：通过自动化设备对预浸料进行压平和固定，以确保其牢固粘附在模具表面。

8、进一步的，所述复杂模具表面具有多个边界，每个边界都有不同的形状。

9、进一步的，料片为多边形结构，边界多为直线，抓取料片时选取边界的中点为定位点抓取料片。

10、进一步的，自动化设备包括一个控制系统和一个铺贴装置，用于在模具表面自动铺贴预浸料。

11、进一步的，还包括在预浸料铺贴之前对模具表面进行清洁和处理的步骤。

12、进一步的，在预浸料铺贴后进行热处理或固化的步骤，以确保预浸料的最终固化和稳定性。

13、进一步的，所述控制系统包括：一个集中控制单元，用于协调机械手臂的工作；

14、一个视觉识别模块，用于对料片编号以及调用相应程序；

15、一个通信模块，用于与机械手臂和工作台进行通信。

16、进一步的，所述铺贴装置包括一个用于持有和移动预浸料的机械臂，以及一个用于控制机械臂移动和预浸料铺贴的铺贴执行机构。

17、进一步的，铺贴执行机构包括铺丝头上端固定的机械手安装法兰；法兰下端连接着支架；支架采用工业铝型材为承载基体，利用加强型角件连接组装成“目”字结构；两侧安装端板和上部安装横梁，同时连接在真空汇流板上；真空汇流板为箱体结构整体加工成型，每个单元全部贯通，在底部有80个矩形阵列气孔，用于连接海绵吸盘吸口；支架中部下端安装控制部件，包括控制气缸的电磁阀组和真空发生器；在真空汇流板中间位置固定式安装两个中压气缸；支架四个角下端连接着侧压气缸；侧压气缸中部连接着张紧弹簧；侧压气缸底端连接着硅胶板；硅胶板下方安装有海绵吸盘，用于吸附料片在硅胶板的上方，每一个气孔对应安装一个单项阀组，用于不同大小的物料吸附时，空位吸口自动封闭；真空汇流板和单向阀之间为螺旋气孔连接。

18、所述铺贴机构具有感应器，用于检测模具表面的形状和曲率，以帮助控制机械臂的移动和预浸料的精确铺贴。

19、本发明当定位确认无误后，海绵吸盘会紧紧压住料片，紧接着启动真空发生器。此时，真空汇流板与被料片覆盖的真空吸口之间会形成一个负压状态，而未被料片覆盖的真空吸口则会在单相阀的作用下自动封锁。接下来，6只气缸会同步伸出，将料片紧紧压向模具。当中间的气缸触及模具后，它会停止动作，而两侧的气缸则会继续前进，利用气缸的铰接结构和硅胶板的变形特性，逐渐与模具表面完全贴合，确保料片与模具完美贴合。完成铺贴后，真空发生器会停止工作，负压状态随之消失，所有的气缸也会同步收回。

20、本发明的有益效果：

21、1、本发明提出了多边界复杂料片的铺贴方法，适用于具有简单模具表面形状的材料铺贴。

22、2、克服了传统的铺贴方法无法准确快速地铺贴材料的缺点。自动化的铺贴技术解决了人工铺贴不仅费时费力，还容易出现误差的问题。

23、3、该铺贴方法能够快速准确定位，抓取料片进行铺贴。提高了铺贴的精度和铺贴的效果。

技术特征：

1.一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：所述复杂模具表面具有多个边界，每个边界都有不同的形状。

3.根据权利要求1所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：料片为多边形结构，边界多为直线，抓取料片时选取边界的中点为定位点抓取料片。

4.根据权利要求1所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：自动化设备包括一个控制系统和一个铺贴装置，用于在模具表面自动铺贴预浸料。

5.根据权利要求1所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：还包括在预浸料铺贴之前对模具表面进行清洁和处理的步骤。

6.根据权利要求1所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：在预浸料铺贴后进行热处理或固化的步骤，以确保预浸料的最终固化和稳定性。

7.根据权利要求4所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：所述控制系统包括：一个集中控制单元，用于协调机械手臂的工作；

8.根据权利要求4所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法,其特征在于：所述铺贴装置包括一个用于持有和移动预浸料的机械臂，以及一个用于控制机械臂移动和预浸料铺贴的铺贴执行机构。

9.根据权利要求8所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：铺贴执行机构包括铺丝头上端固定的机械手安装法兰（1）；法兰（1）下端连接着支架（2）；支架（2）采用工业铝型材为承载基体，利用加强型角件连接组装成“目”字结构；两侧安装端板和上部安装横梁，同时连接在真空汇流板（3）上；真空汇流板（3）为箱体结构整体加工成型，每个单元全部贯通，在底部有80个矩形阵列气孔，用于连接海绵吸盘吸口；支架（2）中部下端安装控制部件，包括控制气缸的电磁阀组（9）和真空发生器（8）；在真空汇流板（3）中间位置固定式安装两个中压气缸（7）；支架（2）四个角下端连接着侧压气缸（6）；侧压气缸（6）中部连接着张紧弹簧（10）；侧压气缸（6）底端连接着硅胶板（4）；硅胶板（4）下方安装有海绵吸盘（5），用于吸附料片在硅胶板（4）的上方，每一个气孔对应安装一个单项阀（11）组，用于不同大小的物料吸附时，空位吸口自动封闭；真空汇流板（3）和单向阀（11）之间为螺旋气孔（12）连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，其特征在于：所述铺贴机构有感应器，用于检测模具表面的形状和曲率，以帮助控制机械臂的移动和预浸料的精确铺贴。

技术总结
本发明涉及一种基于复杂模具表面的多边界复杂料片铺贴方法，步骤1：选择一个预浸料，其形状较为复杂；步骤2：根据料片的形状调整气缸的位置，对料片进行抓取：步骤3：将预浸料自动铺贴在复杂模具表面的多个边界处；步骤4：通过自动化设备对预浸料进行压平和固定，以确保其牢固粘附在模具表面。本发明可以有效适用于不同大小形状的料片的吸附和铺放。

技术研发人员：王显峰,修金志,周忠涛,吴冰洁,罗兴宇,李欣利
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11