[发明专利]一种计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法

说明书

本发明涉及一种计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法，属于复合材料纤维缠绕技术领域。采用了该发明的计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法，在复杂形状产品缠绕时，由于落纱点回转半径、缠绕角等变化引起的出纱速度变化、导致张力波动。其中回转半径变化所占比重最大，根据速度半径间的关系v＝ω*R的微分关系：dv＝dω*R+ω*dR。调控主轴转速dv＝0，使出纱速度趋于稳定达到稳定张力的目的。

技术领域

本发明涉及复合材料纤维缠绕技术领域，特别涉及利用数控缠绕机的复合材料纤维缠绕技术领域，具体是指一种计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法。

背景技术

复合材料纤维缠绕成型是一种高性能、高效低成本成型技术，不仅可以用于形状简单的管道、储罐和容器缠绕成型，也可以用于复杂形状的弯管、三通等缠绕成型。采用计算机控制缠绕不仅可以提高控制精度，而且可以适应复杂形状的制品缠绕。计算机控制缠绕由数控程序完成，通常根据已经确定的产品形状和强度等要求，求解缠绕角要求及缠绕线型；根据缠绕机结构，后置处理得到相应数控轴坐标，实施缠绕。现有缠绕控制主要采用主轴恒转速，适用于管道、储罐；对复杂形状产品，落纱点半径变化，主轴恒转速引起张力波动。目前改善张力的方法主要是提高张力控制器精度，但大幅度提高装备成本，且张力波动不可避免；另一方面复杂形状缠绕时缠绕速度波动范围大，不能发挥最大效率。

复合材料成型的最关键的工艺因素是成型温度和压力。纤维缠绕成型中，成型压力来源于缠绕张力，稳定而适中的张力是保障工艺质量的关键。对整个缠绕系统的分析可知，张力波动的源动力有：1)放纱卷变径的变化，其特征是缓慢变化，容易补偿；2)浸胶槽中树脂的粘滞阻力，缓变波动不大；3)来自于纱路传输中各个阻力单元的加速度，其特征是瞬变，补偿难度大，是张力波动影响质量的主要原因。即使采用高精度张力控制器和前馈控制等方法，但系统的惯性不可能完全消除，响应速度不可能无限快，张力波动不可避免。

分析现有缠绕张力控制模式，本质上是反馈和被动控制模式，只能改善张力、减小波动而不能根除。而消除或消弱张力波动的源动力，则可以大幅度改善工艺。

综上分析，保持出纱速度稳定是实现张力稳定的重要途径。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法，将本发明的方法应用于复杂形状产品缠绕时，由于落纱点回转半径、缠绕角等变化引起的出纱速度变化、导致张力波动。其中回转半径变化所占比重最大，根据速度半径间的关系v＝ω*R的微分关系：dv＝dω*R+ω*dR。调控主轴转速dv＝0，使出纱速度趋于稳定达到稳定张力的目的。

为了实现上述的目的，本发明的计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法包括以下步骤：

(1)根据产品形状和确定的缠绕模式计算缠绕线型；

(2)根据缠绕线型并结合缠绕机构型，设定主轴转速ω_D，计算各个落纱点及对应各轴坐标数据；

(3)计算相邻落纱点间的纱长数值S_i；

(4)按ω_i＝k*ω_D/S_i，k为参数，作为第i和(i+1)点间的主轴速度，并与各轴坐标构成新的数控代码，实现等速出纱缠绕；

该计算机控制弯管及容器缠绕成型的后置处理方法中，对于缠绕轴与回转体回转轴重合时，主轴速度按ω_i＝k*ω_D/R_i计算，R_i为回转体半径。