[发明专利]非可展曲面零件自动纤维铺放变角度轨迹规划方法

摘要

非可展曲面零件自动纤维铺放变角度轨迹规划方法。它涉及一种非可展曲面零件纤维铺放轨迹规划制作方法。为解决非可展曲面零件在自动纤维铺放过程中不可避免的出现剪切和重送的现象，影响复合材料构件的外形精度和对各项性能产生影响，使纤维铺放过程的复杂程度加剧的问题。方案一的步骤是：在非可展回转筒类零件上获取数据信息；计算每条交线上的预浸丝束的铺放参考角；确定初始轨迹上的点；确定其它轨迹上的点；制作轨迹线。方案二与方案一的不同是：在非可展曲面变截面锥壳类零件上获取数据信息；方案三与方案一和二的不同是：在非可展曲面变截面接头类零件上获取数据信息。本发明用于对非可展曲面零件的外表面进行自动纤维铺放变角度轨迹。

主权项

1.非可展曲面零件自动纤维铺放变角度轨迹规划方法，其特征在于：所述方法由以下步骤实现：步骤一：获取非可展曲面零件的数据信息；所述非可展曲面零件为非可展回转筒类零件，所述非可展回转筒类零件的轴线为直线，与所述轴线垂直的截面均为圆截面，非可展回转筒类零件的母线为样条曲线；将所述轴线等分成m-1份，过数个等分点m作所述轴线的垂面，得到非可展回转筒类零件的外侧面与所述垂面的数条交线，定义数条交线组合构成交线数组z，同时测量每条交线的长度；步骤二：计算每条交线上的预浸丝束的铺放参考角；定义交线数组z中周长最短的交线为z₀，以交线数组z中周长最短的交线z₀为标准，设定预浸丝束的铺放参考方向与轴线之间的夹角为预浸丝束的铺放参考角α，则预浸丝束铺放的有效宽度W_e＝(b×c)/cosα；当预浸丝束的铺放参考方向与轴向方向一致时，则预浸丝束的铺放参考角α为0°，此时，预浸丝束铺放的有效宽度W_e等于其实际宽度W_a，即预浸丝束铺放的实际宽度W_a＝b×c；其中：b为预浸丝宽度，mm；c为预浸丝根数；设定预浸丝束的铺放轨迹的条数为N，则其中，L_min为交线数组z中周长最短的交线z₀的长度，mm；表示取舍去小数点后的整数；α_min为所述周长最短的交线z₀上的预浸丝束的铺放参考角，α_min的取值范围为0-90°；设定交线数组z中的各交线上的预浸丝束的铺放参考角为α_z，则αz=arccos(Lz(b×c)·N)(1≤c)]]>(2)其中，L_z为交线的长度；步骤三、确定初始轨迹上的点；首先，以交线数组z中周长最短的交线z₀上的任意点A_z0为起始点；其次，确定初始轨迹上的点，所述初始轨迹上的点是按以下步骤确定的：步骤(1)；过起始点A_z0作垂直于与所述周长最短的交线z₀的上下相邻两条交线所在平面的辅助面P_z0；所述上下相邻两条交线分别是上交线z_0-1和下交线z₀₊₁；步骤(2)；辅助面P_z0与所述上交线z_0-1交于辅助交点Pt_z-1，此辅助交点Pt_z-1为与所述周长最短的交线z₀上的起始点A_z0相邻的一点；步骤(3)；在上交线z_0-1上，作与所述辅助交点Pt_z-1相距长度为l_z-1的一点A_z-1；其中：l_z-1＝A_z0与Pt_z-1之间的距离×tgα_z-1，所述α_z-1即为上交线n_z-1上过点A_z-1的预浸丝束的铺放参考角；步骤(4)；以点A_z-1为起始点，过起始点A_z-1作垂直于与所述上交线z_0-1相邻的一条交线z_0-2所在平面的辅助面P_z-1；步骤(5)；辅助面P_z-1与交线z_0-2交于辅助交点Pt_z-2，此辅助交点Pt_z-2为与所述交线z_0-1上的点A_z-1相邻的一点；步骤(6)；在所述交线z_0-2上，作与所述辅助交点Pt_z-2相距长度为l_z-2的一点即A_z-2；其中：l_z-2＝A_z-1与Pt_z-2之间的距离×tgα_z-2，所述α_z-2即为交线z_0-2上的预浸丝束的铺放参考角；之后，依此类推，最后在所述交线z_0-k上，作与所述辅助交点Pt_z-k相距长度为l_z-k的一点即A_z-k；其中：l_z-k＝A_z-(k-1)与Pt_z-k之间的距离×tgα_z-k，所述α_z-k即为交线z_0-k上的预浸丝束的铺放参考角，上述式中k为正整数，k＝1，2，3……n；最后得到非可展回转筒类零件上以周长最短的交线z₀至该非可展回转筒类零件上端面之间的各交线上的所有初始轨迹上的点；步骤(7)；步骤(1)中的辅助面P_z0与所述下交线z₀₊₁交于辅助交点Pt_z+1，此辅助交点Pt_z+1为与所述周长最短的交线z₀上的起始点A_z0相邻的一点；步骤(8)；在下交线z₀₊₁上，作与所述辅助交点Pt_z+1相距长度为l_z+1的一点A_z+1；其中：l_z+1＝A_z0与Pt_z+1之间的距离×tgα_z+1，所述α_z+1即为下交线z₀₊₁上过点A_z+1的预浸丝束的铺放参考角；步骤(9)；以点A_z+1为起始点，过起始点A_z+1作垂直于与所述下交线z₀₊₁相邻的一条交线z₀₊₂所在平面的辅助面P_z+1；步骤(10)；辅助面P_z+1与交线z₀₊₂交于辅助交点Pt_z+2，此辅助交点Pt_z+2为与所述交线z₀₊₁上的点A_z+1相邻的一点；步骤(11)；在所述交线z₀₊₂上，作与所述辅助交点Pt_z+2相距长度为l_z+2的一点即A_z+2；其中：l_z+2＝A_z+1与Pt_z+2之间的距离×tgα_z+2，所述α_z+2即为交线z₀₊₂上的预浸丝束的铺放参考角；之后，依此类推，最后在所述交线z_0+j上，作与所述辅助交点Pt_z+j相距长度为l_z+j的一点即A_z+j；其中：l_z+j＝A_z+(j-1)与Pt_z+j之间的距离×tgα_z+j，所述α_z+j即为交线z_0+j上的预浸丝束的铺放参考角，上述式中j为正整数，j＝1，2，3……n；最后得到非可展回转筒类零件上以周长最短的交线z₀至该非可展回转筒类零件下端面之间的各交线上的所有初始轨迹上的点；由此得到非可展回转筒类零件的初始轨迹上的点；步骤四：确定其它轨迹上的点；首先，以步骤三得到的非可展回转筒类零件的初始轨迹上的点为起始点，间隔距离W_ez作第二条轨迹上的点，然后以所述第二条轨迹上的点为初始点，间隔距离W_ez作第三条轨迹上的点，并依此类推，最后，依次得到非可展回转筒类零件外侧壁上的各条轨迹上的点；其中，W_ez＝(b×c)/cosα_z               (3)步骤五：制作轨迹线；将经步骤三确定的非可展回转筒类零件外侧壁上的初始轨迹上的所有点及步骤四确定的各条轨迹上的所有点分别用直线连接起来，即得到非可展回转筒类零件自动纤维铺放所需的各条轨迹线。