一种碳纤维结构布层裁片的方法技术

本发明专利技术属于复合材料结构设计技术领域，涉及一种碳纤维结构布层裁片的方法。本发明专利技术是根据叶片的成型原理和层铺过程，来解决因后缘厚度比较小，偏置所在铺层厚度时，会出现曲面相交，不能得到我们要求的布层所在曲面的问题。这种裁片制作方法克服因不能得到所要铺层曲面，手动裁剪裁片，提高裁片的精准度，避免因布层裁片多料或者少料，引起叶片富胶或者贫胶，引起叶片质量不稳定，而降低产品合格率，降低了生产成本。

A method for cutting layer sheet of carbon fiber fabric

The invention belongs to the technical field of composite material structure design, and relates to a carbon fiber structural layer cutting slice method. The invention is based on the forming principle of the blade and the process of layer laying to solve the problem that the surface of the cloth where we are required can not be obtained when the thickness of the rear edge is small and the thickness of the layer in which the offset is located. The cutting method overcomes the failure to get the surface of the layer, cutting the slice manually, improving the precision of the cutting plate, avoiding the material or less material of the cloth layer, causing the blade to be rich in glue or poor glue, causing the unstable blade quality, reducing the product's qualified rate and reducing the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维结构布层裁片的方法
本专利技术属于复合材料结构设计
，涉及一种碳纤维结构布层裁片的方法。
技术介绍
随着国家经济实力增强，正在努力向航空、航天等高科技领域的发展，研制各类航天、航空飞行器，需要进行大量的风洞试验工作，同时，各种材料的抗压抗热试验，汽车、高速列车、船只的空气阻力、耐热与抗压试验也需要进行风洞测试。因此低速、跨声速、超声速、高超声速各类型风洞得到快速发展，到目前为止，我国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞，为了适应市场需求的变化，我公司的产品也要做相应的调整。压缩机是连续式跨声速风洞的核心设备，而其中的压缩机叶片是核心中关键，为降低压缩机的整体重量，减少压缩机的启动惯量，复合材料凭借其质量轻，优越的比强度、比刚度、比模量和耐腐蚀性能等优点逐渐取代金属材料成为压缩机叶片首选。为降低能耗、降低压缩机重量和转动惯量，采用碳纤维复合材料作为压缩机叶片的主要材料。为降低能耗、降低压缩机重量和转动惯量，采用碳纤维复合材料作为压缩机叶片的主要材料的泡沫夹心结构。叶片采用预浸料提前下料，然后进行层铺，最后通过加热、模压成型。叶片布层下料，精准的裁片图变得非常关键。做布层图时，从叶片外表面开始向里逐层进行偏移，偏移厚度为布层厚度。然后通过软件对偏移出的曲面进行展开。叶片后缘厚度比较小，偏移时会在后缘出现曲面相交，这样我们就很难对曲面进行展开，因为无法做到精确的下料，只能把布层裁片做的大一点，层铺时通过手动裁剪完成层铺。手动裁剪会出现不确定性，布层过多或者过少会出现贫胶和富胶的情况，轻者影响外观质量，严重的导致叶片不能使用。
技术实现思路
本专利技术的目的：本专利的目的在于克服因叶片曲面不能偏置出我们想要的布层曲面，只能通过手动裁剪来做出叶片布层，导致叶片质量不稳定的问题。本专利技术的技术方案：一种碳纤维结构布层裁片的方法，其特征在于，包括以下步骤：1.在叶片轴线上均匀选取n个平面，通过软件做出n个平面与叶片的相交曲线，再通过软件求解相交曲线的中分曲线；2.根据步骤1所做的n个相交曲线的中分曲线，生成中分曲面2；3.提取叶片最外层表面曲面3，向内偏置布层厚度，得到曲面4；4.用步骤2中的中分曲面2，分割曲面4，得到所需要的曲面，该曲面通过CATIA软件展开得到所需的裁片图。所示偏置布层厚度：叶片由n层布层组成，布层厚度为所在第n层与第一层布层间距。中分曲线，：做周边曲线上半部分的法向直线，与周边曲线相交两点，取其中点并连接，得到中分曲线。本专利技术的有益效果：本专利技术是根据叶片的成型原理和过程，来解决因后缘厚度比较小，偏置所在铺层厚度时，会出现曲面相交，不能得到我们要求的布层曲面问题。这种裁片制作方法克服因不能得到所要铺层曲面，手动裁剪裁片，提高裁片的精准度，避免因布层裁片多料或者少料，引起叶片富胶或者贫胶，引起叶片质量不稳定，而降低产品合格率，降低了生产成本。附图说明图1为中分曲面示意图图2为偏移曲面示意图图3为I处放大示意图、图4相交曲线的中分曲线示意图在图中，1—碳纤维叶片、2—平分叶片曲面、I—叶片后缘、3-叶片外层布层曲面、4—偏移后布层曲面具体实施方式如图1所示，一种碳纤维结构布层裁片的方法，包括以下步骤：1.通过catia软件用“平面”命令在叶片轴线上均匀选取n个平面，通过软件“相交”命令，用n个平面与叶片相交得到n个相交曲线，再通过做曲线法向方向上的中分中点，用“样条曲线”命令连接中点，得到n个相交曲线的中分曲线；2.根据步骤1所做的n个截面的中分曲线，用catia软件多截面曲线命令生成中分曲面2；3.用提取命令分别提取叶片最外层上下表面曲面3，向内偏置布层厚度，得到曲面4；4.用步骤2中的中分曲面2，分割曲面4，去除多余的曲面，得到所需要的曲面，通过CATIA软件把该曲面展开得到所需的裁片图。偏置布层厚度：叶片由n层布层组成，布层厚度为所在第n层与第一层布层间距。实施例1叶片长度900，叶片后缘厚度比前缘厚度小，叶片后缘最小厚度3.125mm,最大厚度8.99mm。叶片实际布层厚度2.25mm，共18层，每层厚度0.125mm。叶片做布层裁片时，需用CATIA软件求解出布层所在表面片体，一般通过偏移从叶片表面提取片体，得到所需要的片体，然后用展开命令进行展开，得到所需要裁片。叶片布层厚度为2.25mm，所以在后缘处的叠加厚度为4.5mm，大于叶片后缘最小厚度3.125mm，叶片在偏置布层时会出现相交，不能直接得到所需要的片体。叶片在第12层需偏移1.5，叠加厚度小于3.125mm。第13层需偏移厚度1.625mm，叠加厚度3.25mm大于3.125mm，此层曲面不能直接偏置出来。根据叶片成型原理和层铺过程，只需要作出一个中分叶片的曲面，切除掉偏移后多出来片体，就能得到所需片体。第13层布层裁片，详细步骤如下：进入CATIA形状-创成式模块，点击“平面”命令在叶片上作出10个平面，平面间距为90mm，点击“相交”命令，求解出10个平面与叶片实体1作出10个相交曲线，见图4，在每个相交曲线上部分曲线的法线方向作出n条直线，每条直线与相交曲线有两个交点，求解两点之间的中点，一共求解出n个中点。点击“样条曲线”命令链接n个中点，得到一条光滑的曲线，共10条曲线。点击“多截面曲线”命令，依次选择10条曲线，生成一个光滑的曲面，此曲面为我们所需要的中分曲面3，用“提取”命令分别提取叶片的上下表面，并向内偏置1.625mm，得到偏置曲面4，叶片上表面和下表面在后缘后度小的地方相交，见图3。点击“分割”命令用中分曲面3分割偏置曲面4，去除多余的片体，点击“接合”命令把偏移分割后的上下表面链接在一起。点击展开命令，选择接合后的片体，得到所需要的裁片图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维结构布层裁片的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在叶片轴线上均匀选取n个平面，通过软件做出n个平面与叶片的相交曲线，再通过软件求解相交曲线的中分曲线；2)根据步骤1所做的n个相交曲线的中分曲线，生成中分曲面(2)；3)提取叶片最外层表面曲面(3)，向内偏置布层厚度，得到曲面(4)；4)用步骤2中的中分曲面(2)，分割曲面(4)，得到所需要的曲面，该曲面通过CATIA软件展开得到所需的裁片图。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维结构布层裁片的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在叶片轴线上均匀选取n个平面，通过软件做出n个平面与叶片的相交曲线，再通过软件求解相交曲线的中分曲线；2)根据步骤1所做的n个相交曲线的中分曲线，生成中分曲面(2)；3)提取叶片最外层表面曲面(3)，向内偏置布层厚度，得到曲面(4)；4)用步骤2中的中分...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵殿喜，李伯瀚，寇巧娜，
申请(专利权)人：惠阳航空螺旋桨有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13