基于弧长的复合材料自动铺带统一边界处理方法

《基于弧长的复合材料自动铺带统一边界处理方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第5期2010年lO月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．42No．5OCt．2010基于弧长的复合材料自动铺带统一边界处理方法还大军肖军李勇(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，210016)摘要：复合材料自动铺带的边界处理是满足复合材料构件成型要求、降低制造成本、实现高效生产的关键。针对复合材料自动铺带的技术特点，分析了一步铺带法和两步铺带法的工作模式和机器结构特征，提出了基于弧长的复合材料自动铺带统一边界处理方法。采用CATIACAA平台开发了相应的软件

2、模块，并以飞机水平尾翼自动铺带为应用背景，通过实际铺放验证了算法的有效性。关键词：复合材料；自动铺带；边界处理；一步法；两步法中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)05—0645-05UniformBoundaryTreatmentinAutomatedTape—LayingBasedonArc—LengthHuanDajun，XiaoJun，LiYong(CollegeofMaterialScienceandTechnology，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjin

3、g，210016，China)Abstract：Boundarytreatmentinautomatedtape—laying(ATI。)isthekeyforachievingtheformingre—quirementsofthecompositestructureforreducingmanufacturingcostsandimplementingcontinuousproduction．AccordingtotechnicalcharacteristicsofATL。theworkmoduleandtheprototypedimen—sionsofthesi

4、ngle—-phaseandtwo—-phaseATLareanalyzedandtheuniformboundarytreatmentispro．．posedbasedonthearc—length．ThealgorithmisimplementedontheplatformofCATIACAAandveri—fledbytheapplicationonairplanehorizontaltailsection．Keywords：compositematerial；automatedtape—laying；boundarytreatment；single-phase

5、method；two—phasemethod自动铺带技术采用带有隔离背衬纸的单向预浸带为成型材料，由自动铺带机完成预浸带的剪裁、定位、铺叠和压实(图1)，尤其适用于翼面和壁板类大尺寸、中小曲率复合材料构件的制造，业已成为发达国家航空复合材料构件的典型制造工艺[1‘6]。传统手工成形时，预浸带经剪裁后手工铺叠、压实到模具表面；自动铺带技术利用数控技术实现预浸带剪裁、定位、铺叠的自动化，是工艺技术、装备技术和软件技术的集成。与传统数控加工不同，自动铺带属增料成型、且加工轨迹必须满足复合材料铺层方向性的要求。因此，自动铺带CAD／CAM软件一方面要根据工艺要求(预浸带不褶皱

6、、不撕图1自动铺带示意图裂)生成满足铺层设计要求的铺放轨迹；另一方面要根据铺放轨迹和构件轮廓生成预浸带带形切割(图2)与预浸带输送的特殊指令代码，实现预浸带的自动化剪裁。基金项目：高档数控机床与基础制造装备重大专项基金(2009XZ04004—102—2)资助项目。收稿日期：2009—11—05；修订日期：2010—05—24作者简介：还大军，男，博士研究生，1981年1月生；肖军(联系人)，男，教授，博士生导师，E—mail：j．xiao@nuaa．edu．Cn。646南京航空航天大学学报第42卷图2预浸带切割示意图自动铺放CAD／CAM软件功能应包括：轨迹规划、边

7、界处理、干涉检验、后置处理和加工仿真等，软件结构流程图如图3所示。国外经过多年研究已形成商业软件：如美国C1NCINNATI公司的ACRAP—ATH软件，VISTAGY公司的FIBERSIM和法国CIMPA公司的TAPELAY软件等。目前可见报道的CAD／CAM软件技术研究主要集中在应用“自然路径”进行轨迹规划和加工仿真的研究[7。引，对于预浸带切割及后续处理过程的研究鲜有报道。铺放曲面信息H铺层设计铺放轨迹数据H铺放轨迹规划H铺放工艺参数预浸带切割数据H边界处理(内外)l·一机器切割参数NC代码妙Yl后置处理——广众17机器加工N机器加工参数N图3