1.一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:输入待铺放模具曲面S的三维模型、预浸带{T}、自动铺带机铺放工艺参数组合{P};
步骤2:通过曲面铺放实验获得自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下预浸带{T}允许的变形能力η;
步骤3:判断在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下,在模具曲面S上铺放预浸带{T}是否会导致铺放褶皱产生;若不会导致铺放褶皱问题,则进入步骤4;反之,则输出结论并结束整个流程;
步骤4:判断在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下,在模具曲面S上铺放预浸带{T}是否会导致铺放间隙问题产生;
步骤5:根据模具曲面S上是否存在无法完全消除的铺放间隙问题,输出相关结论。
2.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤
1中所述预浸带{T}包括预浸带型号和预浸带宽度,所述自动铺带机铺放工艺参数组合{P}包括铺放温度、铺放压力、铺放速度。
3.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤
2中包括以下步骤:
2.1、利用自动铺带机床将预浸带{T}在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下沿着等测地曲率曲线铺放到半径为R的球面模具上;
2.2、不断增加等测地曲率曲线上测地曲率的幅值直到铺放褶皱产生,记录刚好出现铺放褶皱时测地曲率的大小为kg0;
2.3、利用公式 计算预浸带{T}在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下的变形能力η,其中W表示预浸带宽度;
2.4、将预浸带{T}在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下的变形能力η记录于铺放工艺参数数据库M中,以后同一型号、宽度的预浸带在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下的变形能力可直接在工艺参数数据库中查找获得,而无需再进行曲面铺放实验。
4.根据权利要求3所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,所述球面模具半径为5m。
5.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤
3中包括以下步骤:
3.1、计算模具曲面S上高斯曲率绝对值的最大值:Kmax=max(|K|),其中K表示模具曲面S高斯曲率的分布;
3.2、计算模具曲面S上预浸带{T}沿测地线铺放时所产生的最大变形εmax:
3.3、若预浸带{T}最大变形在其允许变形范围内,即满足不等式εmax≤η时,带料将不发生褶皱,反之则会产生铺放褶皱;
3.4、若预浸带{T}不产生铺放褶皱,则进入步骤4,反之则结束整个流程并输出结论。
6.根据权利要求5所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,所述结论为在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下,预浸带{T}不可铺放至模具曲面S上,当预浸带{T}铺放至模具曲面S上时会导致铺放褶皱的产生,此时需调整铺放工艺参数组合{P}或减小预浸带宽度W。
7.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤
4中包括以下步骤:
4.1、在模具曲面S一处短边界上设置多个铺放起始点,同时保证相邻铺放起始点在该模具边界上的距离为W+1;
4.2、将位于边界中心区域的铺放起始点标记为O0,然后从O0开始,沿着与该短边界垂直的方向构造测地线A0;
4.3、将位于A0延伸方向左侧的铺放起始点依次记为OL1、OL2…OLn-1、OLn,将位于A0延伸方向右侧的铺放起始点依次记为OR1、OR2…ORn-1、ORn;
4.4、过点OLn-1与ORn-1分别构造A0的测地平行线ALn-1以及ARn-1;
4.5、从点OLn与ORn开始,沿着与短边界垂直的方向分别构造测地线ALn以及ARn;
4.6、判断模具曲面S上是否会出现铺放间隙问题,并判断所出现的铺放间隙问题能否利用预浸带{T}允许的变形能力η进行消除。
8.根据权利要求7所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤
4.6中包括判断模具曲面S在A0延伸方向左侧的区域是否会出现铺放间隙问题,具体方法包括:计算轨迹ALn-1与轨迹ALn之间末端的铺放间隙大小END_GAP_L,然后根据END_GAP_L的大小分为以下三种情况:情况1:如果0≤END_GAP_L≤2.5mm,则说明左侧的区域带料间不会产生铺放间隙问题;
情况2:如果END_GAP_L>2.5mm,则说明左侧的区域带料间会产生分开的铺放间隙问题;
此时则利用规定测地线ALn′代替ALn;
其中,ALn′上任一点Q处的测地曲率为: 公式中K(Q)表示模具曲面S在Q点的高斯曲率,Ratio为比例系数;为保证不产生铺放褶皱,比例系数Ratio不能超过1;初始设置Ratio=0.1,然后以0.1为间隔不断增加系数Ratio的大小,直到轨迹ALn-1与轨迹ALn′之间末端的铺放间隙大小END_GAP_L′≤2.5mm,记录此时比例系数Ratio的值;
如果Ratio≤1,则说明左侧的区域带料间虽然会产生过大分开的铺放间隙问题,但可以利用预浸带{T}允许的变形能力η进行消除;反之,则说明左侧的区域带料间过大分开的铺放间隙无法完全消除,然后转到步骤5;
情况3:如果END_GAP_L<0,则说明左侧的区域带料间会产生覆盖的铺放间隙问题,此时则利用规定测地线ALn”代替ALn;
其中,ALn”上任一点Q处的测地曲率为: 为保证不产生铺放褶
皱,比例系数Ratio不能超过1;初始设置Ratio=0.1,然后以0.1为间隔不断增加系数Ratio的大小,直到轨迹ALn-1与轨迹ALn′之间末端的铺放间隙大小END_GAP_L”≥0,记录此时系数Ratio的值;
如果Ratio≤1,则说明左侧的区域带料间虽然会产生覆盖的铺放间隙问题,但可以利用预浸带{T}的允许变形能力η进行消除,然后转到S2;反之,则说明左侧的区域带料间覆盖的铺放间隙问题无法完全消除,然后转到步骤5。
9.根据权利要求7所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤
4.6中包括判断模具曲面S在A0延伸方向右侧的区域是否会出现铺放间隙问题,具体方法包括:计算轨迹ARn-1与轨迹ARn之间末端的铺放间隙大小END_GAP_R,然后根据END_GAP_R的大小分为以下三种情况:情况1:如果0≤END_GAP_R≤2.5mm,则说明右侧的区域带料间不会产生铺放间隙问题;
情况2:如果END_GAP_R>2.5mm,则说明右侧的区域带料间会产生分开的铺放间隙问题,此时则利用规定测地线ARn′代替ARn;
其中,ARn′上任一点Q处的测地曲率为: 为保证不产生铺放褶
皱,比例系数Ratio不能超过1;初始设置Ratio=0.1,然后以0.1为间隔不断增加系数Ratio的大小,直到轨迹ARn-1与轨迹ARn′之间末端的铺放间隙大小END_GAP_R'≤2.5mm,记录此时系数Ratio的值;
如果Ratio≤1,则说明右侧的区域带料间虽然会产生过大分开的铺放间隙问题,但可以利用预浸带{T}允许的变形能力η进行消除;反之,则说明右侧的区域带料间过大分开的铺放间隙无法完全消除;
情况3:如果END_GAP_R<0,则说明右侧的区域带料间会产生覆盖的铺放间隙问题,此时则利用规定测地线ARn”代替ARn;
其中,ARn”上任一点Q处的测地曲率为: 为保证不产生铺放
褶皱,比例系数Ratio不能超过1;初始设置Ratio=0.1,然后以0.1为间隔不断增加系数Ratio的大小,直到轨迹ARn-1与轨迹ARn′之间末端的铺放间隙大小END_GAP_R”≥0,记录此时系数Ratio的值;
如果Ratio≤1,则说明右侧的区域带料间虽然会产生覆盖的铺放间隙问题,但可以利用预浸带{T}允许的变形能力η进行消除;反之,则说明右侧的区域带料间覆盖的铺放间隙问题无法完全消除。
10.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放预浸带可铺性判断方法,其特征在于,步骤5中包括以下两种情况:情况1:若模具曲面S上整个区域均未出现无法完全消除的铺放间隙问题,则结束整个流程并输出结论:在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下,预浸带{T}可铺放至模具曲面S上,当预浸带{T}铺放至模具曲面S上时不会导致铺放褶皱或铺放间隙问题的产生;
情况2:若A0延伸方向左侧区域或右侧区域出现了无法完全消除的铺放间隙问题,则结束整个流程并输出结论:在自动铺带机铺放工艺参数组合{P}下,预浸带{T}不可铺放至模具曲面S上,当预浸带{T}铺放至模具曲面S上时会导致铺放间隙问题的产生,此时需调整铺放工艺参数组合{P}或减小预浸带宽度W。