[发明专利]折边平整铺放的轨迹设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种折边平整铺放的轨迹设计方法，属复合材料铺放成型技术领域。

背景技术

随着航空航天工业的发展，先进复合材料越来越多的应用于航空航天器大型构件的制造，而自动铺放技术作为一种先进复合材料自动化成型技术被广泛应用于航空航天领域，相对于传统手工铺叠成型方式，提高了加工效率、改善了工作环境、降低了制造成本。自动铺放技术在平面或中小曲率的大尺寸构件制造中优势明显。对于具有小凸台或小凹坑的构件通过利用压靴作为压实装置亦可实现良好的铺覆；对于具有大折边模具的铺放，由于压靴或压辊的可变形量有限，在铺放至折边处时压靴或压辊会一端翘起，导致已铺覆的完好区域被拉起，严重影响铺覆效果；另一端也无法紧贴于模具表面，导致部分预浸带带无法与模具表面贴实。大折边模具现有的铺放方法是采取与折边边界线成0°或90°的铺放方向以避免上述问题的发生，但构件强度分布受限；而铺放其它角度时，会出现如图1的问题，压辊在铺放第一面1的一端抬起，致使已铺放完好的区域撕开；另一端也无法与模具表面紧贴，致使在折边附近存在一片区域预浸带粘结不实。本发明旨在解决该问题，具体的实施方式将结合图2、3进行说明。

发明内容

本发明的目的在于提出一种实现折边良好铺覆的折边平整铺放的轨迹设计方法。

一种折边平整铺放的轨迹设计方法，该轨迹包括用于铺放第一面的第一段轨迹和用于放铺放第二面的第二段轨迹组成；第一面与第二面相交处即为折边边界线；第一段轨迹与折边边界线的交点为A。其特征在于：在上述第一段轨迹和第二段轨迹之间设计有过渡段轨迹。过渡段轨迹分为第一过渡段轨迹和第二过渡段轨迹，第一过渡段轨迹从A点开始，方向与第一段轨迹在A点的切线方向相同，终点为B，B点的位置由d＝W/2tanθ确定；其中d为按第一段轨迹在A点切线方向延伸的第一过渡段轨迹长度，W为铺放预浸料的宽度，θ为第一段铺放轨迹与折边边界线所成夹角，0°＜θ＜90°；第二过渡段轨迹起点为B，终点为B’，B’位于第二段轨迹上，其位置可由公式AB’＝AB确定。

本发明将类似缠绕的方法融合于铺放过程，可有效解决带折边构件的铺放成型问题，能够满足构件对铺放质量的需求，同时拓展了自动铺放技术和缠绕技术的应用领域。

附图说明

图1：传统铺放在铺放折边时存在的问题；

图2：发明原理示意图；

图3：发明原理示意图二；

图4：发明铺放过程示意图；

图5：发明铺放过程示意图二；

图中标号名称：1、铺放第一面，2、铺放第二面，3、第一段轨迹，4、第二段轨迹，θ、第一段轨迹与折边边界线所成夹角，5、折边边界线，6、第一过渡段轨迹，7、第二过渡段轨迹，8、现有铺放方法铺放大折边时存在的压不实区，9、现有铺放方法铺放大折边时存在的拉起区，图中箭头方向为铺放方向。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式由铺放第一面1、铺放第二面2、第一段轨迹3、第二段轨迹4、第一段轨迹与折边边界线所成夹角θ、折边边界线5、第一过渡段轨迹6、第二过渡段轨迹7组成。现有的轨迹设计方法在设计带有折边的模具时，通常可将其分成两段，如图2。本发明中，在上述第一段轨迹3和第二段轨迹4之间设计有过渡段轨迹。过渡段轨迹分为第一过渡段轨迹6和第二过渡段轨迹7，第一过渡段轨迹6从A点开始，方向与第一段轨迹3在A点的切线方向相同，终点为B，B点的位置由d＝W/2tanθ确定；其中d为按第一段轨迹在A点切线方向延伸的第一过渡段轨迹6的长度，W为铺放预浸料的宽度，θ为第一段铺放轨迹3与折边边界线所成夹角，0°＜θ＜90°；长度d的获取基于两个原理：一、能够保证铺放头绕至折边另一面时不影响已铺放完好的区域；二、使没经压辊压实的区域尽量小。第二过渡段轨迹6起点为B，终点为B’，B’位于第二段轨迹4上，其位置可由公式AB’＝AB确定。实际铺放时按照该设计的铺放轨迹实施铺放即可实现大折边模具的良好铺覆。