复合材料铺放轨迹微变径自调整方法技术

一种复合材料铺放轨迹微变径自调整方法，涉及复合材料铺放成型技术领域。其特征在于：通过判断、计算设计轨迹与理想轨迹之间的误差，在某一方向上进行两步铺放轨迹微调整，即首先将存在误差的轨迹节点微调到理想轨迹上，然后根据调整量，相应的对后续节点做反向微调。该方法可有效消除设计铺放轨迹误差，且误差处理计算量不大。

Composite material laying track adjustment method was slightly changed

A composite material laying track was micro adjustment method, relates to composite material forming technology. Characterized by judgment, calculation error between design trajectory and the ideal trajectory, the two step of laying track micro adjustment in one direction, namely, there will be error. The nodes tune to ideal trajectory, and then adjusted according to the amount corresponding to the next node to do the reverse adjustment. This method can effectively eliminate the error of design laying trajectory, and the amount of error processing is not too large.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于复合材料铺放轨 迹设计技术。
技术介绍
纤维带铺放技术是复合材料成型的主要工艺之一，从开始应用于航空航天领 域，到现在化工、汽车等行业。对于形状规则的芯模，铺放轨迹可以按照芯模的具体形状具体设计，铺放轨迹规则，铺放质量好；但是对于形状复杂不规则的芯 模，无法用方程表达，设计时无方程可依，只能釆用三维软件对芯模网格化来逼 近芯模轮廓，进而设计铺放轨迹。参见参考文献"自由曲面构件的纤维铺放路径规划"(邵冠军，游有鹏,熊慧南京航空航天大学机电学院，南京，210016 南京航空航天大学学报第37卷增刊2005年ll月144-148 )。这种设计方法 对于小曲率芯模，其铺层易出现重叠或离逢的现象，这对产品的质量造成不利影 响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种误差小、精度高的复合材料铺放轨迹微变径自调 整方法。设计步骤如下根据芯模网格理论进行 铺放轨迹设计，设计轨迹是对理想轨迹的一种逼近，逼近的精度取决于网格的密 度；设理论轨迹AD, 对应的设计轨迹为设计轨迹AB和设计轨迹BD,对应的 经过调整后的实际轨迹为实际轨迹AC和实际轨迹CD';设计轨迹AB,在A点执行单步铺放到B点，该步步长为& = "，~ = 6,利用机床轨迹控制代码仿真对 设计轨迹进行误差分析得到B点在某一方向^上偏离理想轨迹^;实际轨迹AC，该步步长调整为^ ="'力} = 6',即通过使设计轨迹在^方向上将机床坐标调整一 个^距离消除误差；设计轨迹BD,在B点执行单步铺放到D点，该步步长为 Ar = "A>^",由于上一步轨迹调整的影响，轨迹BD将整体偏移一个力距离，与理想轨迹存在一定的偏差；实际轨迹CD'，该步步长调整为^:e'，A^^》，即通 过使设计轨迹在^反方向上将机床坐标调整一个^距离消除误差；根据铺放轨迹的不同，上述^方向为圆周方向，或轨迹垂直方向，或芯模轴向方向。同时根据机床结构和芯模轮廓判断轨迹调整可运行空间、根据铺放角判断轨迹调整量大小，选择运行空间允许、轨迹调整量小的方法进行调整。铺放轨迹代码经过微变径处理后，可将铺放轨迹上存在的轨迹误差大大降低，这有利于消除铺放带的重叠和离缝现象，可大大提高产品的整体铺放质量。情况一在周向计算、消除误差的搡作方法，见图l、图2、图3 图l:设计铺放轨迹。 图2:单步调整轨迹。 图3:修正铺放轨迹。情况二在轨迹垂直方向上计算、消除误差的搡作方法，见图4、图5、图6 图4:设计铺放轨迹。 图5:单步调整轨迹。 图6:修正铺放轨迹。情况三在轴向计算、消除误差的操作方法，见图7、图8、图9 图7:设计铺放轨迹。 图8:'单步调整轨迹。 图9:修正铺放轨迹。图中标号名称1、理想铺放轨迹，2、设计铺放轨迹，3、芯模，4、情况一 的单步修正轨迹，5、情况一的修正轨迹，6、情况二的单步修正轨迹，7、情况 二的修正轨迹，8、情况三的单步修正轨迹，9、情况三的修正轨迹。附图说明具体实施例方式微变径自调整方法是跟踪并记录设计铺放轨迹的误差，根据偏差大小对铺放 轨迹控制程序进行微调整，从而提高铺放精度和铺层质量的方法。跟据芯模网格理论进行铺放轨迹规划，设计的轨迹是对理想轨迹的一种逼 近，逼近的精度取决于网格的密度， 一般来讲网格越密逼近精度越高，但是考虑 到程序的运行效率和高密度网格的获取难度，设计铺放轨迹时所用网格的密度随 芯模大小而定。节点的间距决定着铺放轨迹的精度，见图(l)设计的铺放轨迹偏 离理想铺放轨迹，这种轨迹误差可以通过微变径自调整方法来解决。铺放轨迹出现误差，如图l、图4、图7所示，其轨迹周向、轨迹垂线方向、轴向误差分别为/7、 ^、 &。对于该轨迹的误差，可以跟据机床轨迹控制代码仿真出铺放轨迹，然后对铺放轨迹进行误差分析，即判断代码控制轨迹和理想轨迹 的偏差，然后通过微变径自调整方法消除该偏差。具体实施方式一结合图l、图2和图3说明本实施方式，本实施方式由理 想铺放轨迹曲线l、设计轨迹曲线2、芯模3、单步修正轨迹曲线4、修正轨迹曲 线5组成；根据工况设计芯模3表面理想铺放轨迹曲线1，对芯模网格化后设计 铺放轨迹2，若设计轨迹2与理想轨迹1存在偏差h,见图1，需对设计轨迹2 进行微变径消除误差处理；在机床运行到B点时，将机床Y坐标向设计轨迹偏差 反方向调整h,保证AB段轨迹的准确性，见图2;调整后的修正轨迹BD存在稳 定偏差h,因此需要对轨迹4进行二次调整，在下一步的终点将机床Y坐标沿原 偏差方向调整h，轨迹恢复原设计轨迹5，见图3;两次调整后，由于张力的作 用，铺放带会沿最稳定最短的轨迹铺放，即回到理想轨迹l,从而消除了设计轨 迹的误差h。具体实施方式二结合图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式由理 想铺放轨迹曲线l、设计轨迹曲线2、芯模3、单步修正轨迹曲线6、修正轨迹曲 线7组成；根据工况设计芯模3表面理想铺放轨迹曲线1，对芯模网格化后设计 铺放轨迹2,若设计轨迹2与理想轨迹1存在偏差hl,见图4，需对设计轨迹2 进行微变径消除误差处理；在机床运行到B点时，将机床铺放头向设计轨迹偏差 反方向调整hl,保证AB段轨迹的准确性，见图5;调整后的修正轨迹BD存在稳 定偏差hl，因此需要对轨迹6进行二次调整，在下一步的终点将机床铺放头沿原偏差方向调整hl，轨迹恢复原设计轨迹7，见图6;两次调整后，由于张力的 作用，铺放带会沿最稳定最短的轨迹铺放，即回到理想轨迹l,从而消除了设计 轨迹的误差hl。具体实施方式三结合图7、图8和图9说明本实施方式，本实施方式由理 想铺放轨迹曲线l、设计轨迹曲线2、芯模3、单步修正轨迹曲线8、修正轨迹曲 线9组成；根据工况设计芯模3表面理想铺放轨迹曲线1,对芯模网格化后设计 铺放轨迹2,若设计轨迹2与理想轨迹1存在偏差h2，见图7，需对设计轨迹2 进行微变径消除误差处理；在机床运行到B点时，将机床X坐标向设计轨迹偏差 反方向调整h2,保证AB段轨迹的准确性，见图2;调整后的修正轨迹BD存在稳 定偏差h2,因此需要对轨迹8进行二次调整，在下一步的终点将机床X坐标沿 原偏差方向调整h2,轨迹恢复原设计轨迹9，见图3;两次调整后，由于张力的 作用，铺放带会沿最稳定最短的轨迹铺放，即回到理想轨迹l，从而消除了设计 轨迹的误差h2。权利要求1、一种，其特征在于包括以下步骤根据芯模网格理论进行铺放轨迹设计，设计轨迹是对理想轨迹的一种逼近，逼近的精度取决于网格的密度；设理论轨迹AD，对应的设计轨迹为设计轨迹AB和设计轨迹BD，对应的经过调整后的实际轨迹为实际轨迹AC和实际轨迹CD′；设计轨迹AB，在A点执行单步铺放到B点，该步步长为Δx＝a，Δy＝b，利用机床轨迹控制代码仿真对设计轨迹进行误差分析得到B点在某一方向w上偏离理想轨迹h；实际轨迹AC，该步步长调整为Δx＝a’，Δy＝b’，即通过使设计轨迹在方向上将机床坐标调整一个h距离消除误差；设计轨迹BD，在B点执行单步铺放到D点，该步步长为Δx＝c，Δy＝d，由于上一步轨迹调整的影响，轨迹BD将整体偏移一个h距离，与理想轨迹存在一定的偏差；实际轨迹CD’，该步步长调整为Δx＝c’，Δy＝d’，即通过使设计轨迹在反方向上将机床坐标调整一个h距离消除误差；根据铺放轨迹的不同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料铺放轨迹微变径自调整方法，其特征在于包括以下步骤：　根据芯模网格理论进行铺放轨迹设计，设计轨迹是对理想轨迹的一种逼近，逼近的精度取决于网格的密度；设理论轨迹ＡＤ，对应的设计轨迹为：设计轨迹ＡＢ和设计轨迹ＢＤ，对应的经过调整后的实际轨迹为：实际轨迹ＡＣ和实际轨迹ＣＤ′；　设计轨迹ＡＢ，在Ａ点执行单步铺放到Ｂ点，该步步长为Δｘ＝ａ，Δｙ＝ｂ，利用机床轨迹控制代码仿真对设计轨迹进行误差分析得到Ｂ点在某一方向＊上偏离理想轨迹ｈ；　实际轨迹ＡＣ，该步步长调整为Δｘ＝ａ’，Δｙ＝ｂ’，即通过使设计轨迹在＊方向上将机床坐标调整一个ｈ距离消除误差；　设计轨迹ＢＤ，在Ｂ点执行单步铺放到Ｄ点，该步步长为Δｘ＝ｃ，Δｙ＝ｄ，由于上一步轨迹调整的影响，轨迹ＢＤ将整体偏移一个ｈ距离，与理想轨迹存在一定的偏差；　实际轨迹ＣＤ’，该步步长调整为Δｘ＝ｃ’，Δｙ＝ｄ’，即通过使设计轨迹在＊反方向上将机床坐标调整一个ｈ距离消除误差；　根据铺放轨迹的不同，上述＊方向为：圆周方向，或轨迹垂直方向，或芯模轴向方向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文立伟，肖军，王显峰，李勇，齐俊伟，张建宝，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]