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《復合材料自動鋪帶的預浸帶規(guī)劃技術》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、學術論文復合材料自動鋪帶的預浸帶規(guī)劃技術術PrepregTapeDesigningTechnologyonAutomaticTape-LayingforComposites中航工業(yè)北京航空制造工程研究所孟月梅沈陽航空航天大學王偉【摘要】針對復合材料自動鋪帶技術的鋪放要求，對預浸帶的幾何構成與規(guī)劃初始條件設定進行了介紹，提出了基于鋪層信息的預浸帶鋪放路徑規(guī)劃、預浸帶輪廓邊界生成以及展平幾何計算等實現(xiàn)方法，并從不同側(cè)面闡述了預浸帶可鋪放性的分析方法。通過預浸帶規(guī)劃模塊開發(fā)以及曲面鋪層上預浸帶幾何的生成，證明了該方法的可行性。關鍵詞：自動鋪帶預浸帶規(guī)劃鋪放路徑預浸帶
2、輪廓展平幾何IABSTRACT】Geometricelementsandtheinitialconditionsofprepregtapedesigningareintroduced，whichisbasedonautomatictape·-layingtechnologyforcompos·-ites．Accordingtoplyinformation，geometricelementoftapeisgenerated，andthemethodoftapeanalysisisdis—cussed．Themoduleoftapedesigningisdevel
3、oped，andanexampleshowsthatthemethodofgeneratingtapegeom—etriesonsurfaceisfeasible．Keywords：Automatictape-layingPrepregtapedesigningTape-layingpathContourofprepregtapeFlatteninggeometry自動鋪帶技術是復合材料構件自動化制造發(fā)展的產(chǎn)物。該技術利用數(shù)控技術實現(xiàn)預浸帶定位、鋪覆、裁剪、壓實等過程的自動完成，是數(shù)控、CAD／CAM、預浸帶鋪放工藝等多個技術領域的綜合應用。自動鋪帶將一定寬度
4、的單向預浸帶按預定方向進行鋪覆，不僅要滿足所鋪放的預浸帶不能有皺褶、撕裂等現(xiàn)象，且相鄰預浸帶不允許搭接。對于一些尺寸大、曲率變化較小的復合材料構件，手工制造難度大，精度、工藝性能難以保證，采用自動鋪帶技術不僅能夠很好地解決這類問題，而且效率也有顯著提高11-21。在自動鋪帶CAD／CAM軟件開發(fā)中，預浸帶鋪放路+用于翼面類結構的大型復合材料鋪帶機(2009ZX04004—101“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項)、基于全三維信息模型的復材T藝設計技術(先進制造技術預研項目)、基于全三維信息模型的復材—[裝設計技術(先進制造技術預研項目)資助。徑規(guī)劃是其
5、關鍵技術之一，它直接關系到復合材料構件的成型精度與質(zhì)量。國外已有商業(yè)化的自動鋪帶CAD／CAM軟件，如美國CINCINNATI公司的ACRAPATH軟件，法國CIMPA公司的TAPELAY軟件等。國內(nèi)針對自動鋪帶CAD／CAM技術也進行了深入研究，如南京航空航天大學等單位，在自動鋪帶相關軟件開發(fā)方面取得了一些成果，并進行了應用驗證[3-4]o在自動鋪帶的預浸帶規(guī)劃研究中，從目前報道發(fā)現(xiàn)，針對路徑規(guī)劃算法方面的研究較多，而對基于鋪層信息的預浸帶規(guī)劃技術方面的研究較少。本文針對復合材料自動鋪帶技術的鋪放要求，明確了預浸帶幾何構成及規(guī)劃初始條件，提出了基于鋪層信息的
6、預浸帶鋪放路徑規(guī)劃、預浸帶邊界生成以及展平幾何獲取等實現(xiàn)方法，并從不同側(cè)面對預浸帶可鋪放性進行了分析，使自動鋪帶的預浸帶規(guī)劃方法更具有實用性。運用本文提出的實現(xiàn)方法，借助CATIA提供的二次開發(fā)工具CAA，開發(fā)了預浸帶規(guī)劃功能模塊，并在曲面鋪層上生成了預浸帶相關幾何，驗證了該方法的可行性。1預浸帶幾何元素構成及規(guī)劃初始條件設定1．1預浸帶幾何元素在復合材料構件鋪層設計模型中，鋪層信息包括纖維方向、鋪層輪廓線及鋪層所在面(可為平面或曲面)。自動鋪帶的預浸帶規(guī)劃，將以鋪層信息為基礎，提供能夠完整描述整個鋪層中所有預浸帶定位、鋪放、裁剪等過程所需的各類數(shù)據(jù)。通過對鋪
7、帶設備與所需制造數(shù)據(jù)的綜合分析，確定預浸帶幾何類型主要包括預浸帶鋪放路徑、輪廓邊界以及其展平幾何[5】。(1)預浸帶鋪放路徑是鋪放帶的軌跡數(shù)據(jù)，位于整個預浸帶沿纖維方向的中部，也稱為預浸帶中心線。(2)預浸帶輪廓邊界由帶側(cè)邊線、鋪層輪廓邊界等構成，為一封閉輪廓線。帶輪廓邊界決定了帶的實際形狀。(3)預浸帶展平幾何是對預浸帶平直狀態(tài)時的形狀描述。該數(shù)據(jù)主要用于鋪放設備的自動裁剪。2013年第21期·航空制造技術81學術論文預浸帶幾何元素構成如圖l所示展平幾何輪廓邊界圖1預浸帶幾何元素構成Fig．1Geometricalelementsofprepregtape1
8、-2預浸帶規(guī)劃初始條件設定預浸帶規(guī)劃初
