[发明专利]复合材料压力隔框的自动铺丝路径规划方法

说明书

本发明公开了一种复合材料压力隔框的自动铺丝路径规划方法，包括以下步骤：步骤一：使用三维设计软件或铺层定义软件，提取所述压力隔框的各铺层贴模面与铺放边界并进行制造性优化处理；步骤二：定义主铺层方向，并对每层的所述贴模面进行边界、路径、方向等参数化定义；步骤三：根据预浸料带幅宽，将各所述贴模面微分为多个等幅宽的料带区；步骤四：通过集成式软件，对所述预浸料带的丝束进行密化；步骤五：根据自动铺丝机的最小铺丝长度、所述压力隔框的丢层边界，对所述丝束密化结果进行分析；步骤六：根据定义的所述路径将铺覆过程、实际结果进行模拟分析，检验所述路径过程是否合理。其铺覆出的压力隔框纤维密实，内部质量高。

技术领域

本发明涉及了复合材料制造领域，具体的是一种复合材料压力隔框的自动铺丝路径规划方法。

背景技术

复合材料自动铺丝技术(Automatic Fiber Placement，简称AFP)，作为替代预浸料手工铺叠的复合材料先进制造技术，利用专用铺放设备，通过数控技术实现铺贴过程的自动化，相比较传统手工铺贴成型，具有高效率、高质量、高精度、低成本以及高可重复性等特点，是近些年来发展最快、效率最高的低成本复合材料自动化成型制造技术之一，广泛用于大飞机、运载火箭等各类航空航天飞行器结构件制造中。

纤维铺放轨迹规划则是自动铺丝过程的关键技术之一，通过人为控制碳纤维单向带预浸料的走向与速率，可以获得稳定的纤维路径，提升复合材料制件的力学性能。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种复合材料压力隔框的自动铺丝路径规划方法，其覆出的压力隔框纤维密实，内部质量高。

为实现上述目的，本申请实施例公开了一种复合材料压力隔框的自动铺丝路径规划方法，包括以下步骤：

步骤一：使用三维设计软件或铺层定义软件，提取所述压力隔框的各铺层贴模面与铺放边界并进行制造性优化处理，所述铺放边界包括丢层边界和曲面边界；

步骤二：定义主铺层方向，并对每层的所述贴模面进行边界、路径、方向等参数化定义，所述主铺层方向为所述曲面的任意径线方向，每层所述贴面膜的铺层方向在所述主铺层方向的基础上增加、减少经度；

步骤三：根据预浸料带幅宽，将各所述贴模面微分为多个等幅宽的料带区，每个所述贴模面贴模面料带区的长度方向与所述贴模面铺层方向平行；

步骤四：通过集成式软件，对所述预浸料带的丝束进行密化，具体到所述预浸料带的最小不可分单元均存在对应的路径定义；

步骤五：根据自动铺丝机的最小铺丝长度、所述压力隔框的丢层边界，对所述丝束密化结果进行分析；

步骤六：根据定义的所述路径将铺覆过程、实际结果进行模拟分析，检验所述路径过程是否合理，结果是否符合工艺需求。

优选的，所述步骤一中提取的各所述贴模面为不可展开三维单侧球面结构。

优选的，所述步骤三中，对于各不可展开的所述贴模面，应用平行等距或曲面片偏移基本方法，进行基本中心路径和料带边界生成，实现整体曲面的满铺覆性。

优选的，所述预浸料带为T800级别碳纤维环氧预浸料。

本发明的有益效果如下：

1、充分利用自动铺丝技术的特性与碳纤维自身的铺覆性能，相比较传统复合材料手工铺贴成型，所有的纤维均出于拉伸状态且沿着长度方向连续，而手工铺贴对于这种不可展曲面则需要进行分区与剪口，纤维不连续的时候需要进行搭接补偿力学性能，严重影响了最终成型的重量与成型质量，采用本发明所制造的复合材料后压力框零件，具有更高的结构效率与更稳定的质量。