[发明专利]一种近净尺寸成型方法

说明书

本发明公开了一种近净尺寸成型方法，将纤维预制体放置在纤维预制体固定装置上，通过扫描仪驱动装置上的三维激光扫描仪联合光学追踪操作平台完成纤维预制体的待检测型面扫描工作，获得扫描数据；将扫描数据与理论模型对比分析，获得分析结果；根据分析结果，将纤维预制体进行网格化细分，找出型面精度不合格区域；根据不合格区域网格化对应的具体位置，在纤维预制体上准确修样，获得修样后的纤维预制体；对修样后的纤维预制体，重复扫描检测工作，直到型面检测精度合格后停止。本发明解决了未进行复合处理的纤维预制体由于结构偏软，采用传统接触式测量方式难以准确测量，且易影响织物型面的问题。

技术领域

本发明属于复合材料用纤维预制体型面质量控制领域，具体涉及一种近净尺寸成型方法。

背景技术

随着复合材料在航空航天领域应用的不断发展，其结构形式越来越复杂，呈现出变截面变厚度多曲率的特点。对于复杂异性纤维预制体而言，其原材料成本高，消耗的加工余量会产生不少经济损失，且复合材料的强度高，机械加工过程耗时长，刀具磨损严重；此外，机械加工过程会对复合材料的纤维组织造成破坏，降低了材料的性能，影响结构的整体性，降低了复合材料制品的质量。因此，作为其增强体，不同工艺制备的纤维预制体也提出更高的要求，尤其是复杂型面精度控制，其要求近乎苛刻，追求近净尺寸成型。

对于未进行复合处理的纤维预制体，其结构偏软，采用传统接触式测量方式难以准确测量，且易影响织物型面。而且，不规则异型结构纤维预制体，传统接触式测量方式只能检测局部尺寸，难以反应整体成型精度。传统的接触式测量方式采用多种测量工具，其总体检测精度也更低。而非接触式三维扫描检测，不仅可以对整个型面成型精度进行检测，而且检测精度更高。但是，传统的非接触式三维扫描检测工作，装置集成度低，人员参与度高，导致工作效率低且难以实现大批量流水线工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近净尺寸成型方法，解决了未进行复合处理的纤维预制体由于结构偏软，采用传统接触式测量方式难以准确测量，且易影响织物型面的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种近净尺寸成型方法，通过纤维预制体近净尺寸成型装置对复合材料过程进行检测反馈控制，也用于终检评判，所述纤维预制体近净尺寸成型装置包括纤维预制体固定装置、光学追踪操作平台和扫描仪驱动装置，控制成型包括以下步骤：

步骤1)：将纤维预制体放置在纤维预制体固定装置上，纤维预制体固定装置沿水平面360°旋转；

步骤2)：通过扫描仪驱动装置上的三维激光扫描仪联合光学追踪操作平台完成纤维预制体的待检测型面扫描工作，获得扫描数据；

步骤3)：将扫描数据与理论模型对比分析，获得分析结果；

步骤4)：根据分析结果，将纤维预制体进行网格化细分，找出型面精度不合格区域；

步骤5)：根据不合格区域网格化对应的具体位置，在纤维预制体上准确修样，获得修样后的纤维预制体；

步骤6)：对修样后的纤维预制体，重复步骤2)～步骤5)，直到型面检测精度合格后停止。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)控制纤维预制体近净尺寸成型，一方面节约原材料，节约生产工时，降低生产成本；另一方面，减少后期复合加工余量，提高生产效率的同时，可以降低二次加工成本。

(2)控制纤维预制体近净尺寸成型，降低机械加工过程对复合材料纤维组织造成的破坏，提高材料的性能，改善结构的整体性，提升复合材料制品的质量。

(3)该检测方法为非接触式在线检测方法，不损坏纤维预制体，同时非接触的测量结果也不受织物软硬程度影响，适应性更广。

(4)该检测装置解决了人工参与扫描工作费时费力的问题，提高整体扫描工作的机械化及智能化程度，更加适用于批量性工作。