一种复合材料柔性自动化成型方法技术

本发明专利技术提供一种复合材料柔性自动化成型方法，包括如下步骤：S1、将载有材料的模具置于隔膜装置中；S2、利用热风对隔膜装置中的隔膜、模具和材料加热；S3、通过激光测距仪计算模具凹腔形状，并随之调整模具对应的隔膜面积；S4、将模具与隔膜框固定；S5、根据模具的形状对隔膜下面的空间进行分块抽气；S6、在隔膜上方对隔膜施加正压力；S7、保持压力3min；S8、对隔膜成型后的材料进行检测，若材料不符合标准则对材料重新进行隔膜成型，直至其复合标准。本发明专利技术采用激光测距仪计算模具形状，并根据形状调整隔膜，同时采用机器视觉检测系统对成品进行检测，使产品质量更好。使产品质量更好。使产品质量更好。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料柔性自动化成型方法


[0001]本专利技术涉及纤维复合材料铺放
，具体而言是一种复合材料柔性自动化成型方法。

技术介绍

[0002]随着航空制造技术的不断进步，复合材料用量不断增加，其应用已从次承力构件逐步扩展到主承力构件，应用部位也从尾翼扩展到机翼，直至机身，其用量成为航空结构先进性的重要标志。复合材料主承力构件以大型加筋壁板整体结构为主，将大量应用复合材料长桁类零件。复合材料长桁具有长径比大、截面形状复杂、加工精度要求高等特点，对成型工艺提出了更高的要求。
[0003]热隔膜成型是一种典型的复合材料预成型技术，即将预浸料放置于模具上，通过一种特殊材料的隔膜进行抽真空以及加热等，隔膜通过拉伸变形使得预浸料压向模具，最终得到所需的预制体形状。较传统的铺层方法，成型效率高，制件精度高。目前热隔膜成型技术存在针对不同产品时隔膜拉伸量不足导致成型效果差，以及对成型后的产品没有相应的闭环反馈。

技术实现思路

[0004]根据上述技术问题，而提供一种复合材料柔性自动化成型的制备方法。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种复合材料柔性自动化成型方法，包括如下步骤：
[0007]S1、将载有材料的模具置于隔膜装置中；
[0008]可采用自动传输装置将载有材料的模具输送至隔膜装置中；
[0009]S2、利用热风对隔膜装置中的隔膜进行加热，同时加热模具和模具中的材料；
[0010]加热过程中采用温度传感器及时反馈温度，并根据反馈温度准确控制隔膜、模具和材料达到预设的温度值，准确控制其误差范围在0.5℃范围以内。
[0011]S3、通过激光测距仪计算模具凹腔形状，并随之调整模具对应的隔膜面积；
[0012]调整隔膜面积可以采用对辊机构，对辊机构根据模具凹腔形状调整所述隔膜在隔膜框内的悬垂变形量，使所述隔膜用于压实预浸料的尺寸与预浸料相适配；对辊机构包括两组辊，每组辊中均包括两个辊，其中一个为主动辊，连接有对辊电机，另外一个为从动辊，隔膜位于主动辊和从动辊之间的缝隙处，通过主动辊和从动辊的配合实现运动，进而调整其在所述隔膜框内的悬垂变形量。
[0013]S4、模具与隔膜装置的隔膜框合模后，将模具与隔膜框采用夹爪固定；
[0014]夹爪可以采用电磁铁夹爪，可以使整体设备更加自动化，设计夹爪时应保证夹爪和夹块之间保证大于莫式锥度，这样可以从结构上保证他们之间的强度。
[0015]S5、根据模具的形状对隔膜下面的空间进行分块抽气；
[0016]通过分块抽气使需要变形的区域先变形，同时根据隔膜变形难易程度开启或关闭
其区域所对应的抽气孔。抽气孔由聚四氟乙烯透气膜覆盖，保证抽气孔在抽气时不会被隔膜所堵死。
[0017]S6、在隔膜上方对隔膜施加正压力；
[0018]正压力的压强为P，隔膜框的面积为S，夹爪所能承受的最小压力值F1应具备：F1>P
×
S+E，其中E为安全系数，E的数值由现场实际情况进行确定。
[0019]S7、观测模具型腔内的真空度，保持压力3min；
[0020]S8、对隔膜成型后的材料进行检测，若材料复合标准，则将隔膜框与模具分离，取出材料；若材料不复合标准则对材料重新进行隔膜成型，直至其复合标准。
[0021]步骤S8中，采用机器视觉检测系统对材料进行检测；
[0022]进一步地，具体的机器视觉检测系统包括：
[0023](1)灰度化处理，将工业相机拍摄的彩色图像转化成为灰度图像；
[0024](2)将灰度图像进行直方图均衡化以及中值滤波处理；
[0025](3)基于尺度变换的Gabor滤波器对步骤(2)所得到的图像进行滤波处理，并将所得到的滤波后的多个方向图片进行融合，得到纹理更加清晰的图像；
[0026](4)纹理压缩，将纹理更加清晰的图像中的像素点进行压缩；
[0027]识别步骤(3)得到的图像中的纤维的横纵根数，并根据横纵根数划分为与其相适配的区域，计算各个区域的像素点的平均像素值，根据阈值进行二值化处理得到纹理压缩后的图像D(x，y)；
[0028](5)缺陷区域分析
[0029]将纹理压缩后的图像D(x，y)按照模板图像的大小分成几块区域，而后通过下公式将各个区域和目标模板进行比较；
[0030]d(x,y)＝|D(x,y)
‑
N|
[0031]其中d(x，y)为计算后的图像，N为模板图像，根据计算出各区域缺陷的百分比数值，设定一个认定存在疵点的阈值，将d(x，y)与阈值相比较，若高于阈值则输出该区域编号，进而得到隔膜成型后不符合标准的部位。
[0032]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0033]本专利技术以热隔膜成型机为研究对象，通过激光测距仪等设备针对模具表面进行分析，得到模具的基本形貌，并根据基本形貌调整对辊装置，使隔膜的悬垂量与模具的凹腔相适配，同时通过机器视觉技术对成型后的材料进行相应的质量分析，使机械自动化程度更高，且材料成型更好。
[0034]基于上述理由本专利技术可在热隔膜成型等领域广泛推广。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术具体实施方式中对辊机构结构示意图。
具体实施方式
[0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0038]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0040]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料柔性自动化成型方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将载有材料的模具置于隔膜装置中；S2、利用热风对隔膜装置中的隔膜进行加热，同时加热模具和模具中的材料；S3、通过激光测距仪计算模具凹腔形状，并随之调整模具对应的隔膜面积；S4、模具与隔膜装置的隔膜框合模后，将模具与隔膜框采用夹爪固定；S5、根据模具的形状对隔膜下面的空间进行分块抽气；S6、在隔膜上方对隔膜施加正压力；S7、观测模具型腔内的真空度，保持压力3min；S8、对隔膜成型后的材料进行检测，若材料符合标准，则将隔膜框与模具分离，取出材料；若材料不符合标准则对材料重新进行隔膜成型，直至其复合标准。2.根据权利要求1所述的一种复合材料柔性自动化成型方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用温度传感器及时反馈温度，并根据反馈温度准确控制隔膜、模具和材料达到预设的温度值，准确控制其误差范围在0.5℃范围以内。3.根据权利要求1所述的一种复合材料柔性自动化成型方法，其特征在于，正压力的压强为P，隔膜框的面积为S，夹爪所能承受的最小压力值F1应具备：F1>P
×
S+E，其中E为安全系数，E的数值由现场实际情况进行确定。4.根据权利要求1所述的一种复合材料柔性自动化成型方法，其特征在于，步骤S5中，通过分块抽气使需要变形的区域先变形，同时根据隔膜变形难易程度开启或关闭其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一奇，侯晓峰，卜聪，高航，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：