CN102501332B - 一种预浸料阶梯式折线切割方法 - Google Patents

Abstract

针对当前复合材料成型中的预浸料的小角度切割问题，本发明提出一种预浸料阶梯式折线切割方法，属于复合材料成型领域。其特征包括以下过程：(1)在切割时，当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ＜5°且lsinθ≥b_min时，先采用阶梯式折线法对该段预定直线轨迹进行优化，再根据优化轨迹进行预浸料的切割，其中，b_min表示垂直纤维方向进给最小步长，即切刀在垂直方向上切割时，能够保证切断纤维且不引起纤维堆挤的最小进给量，l表示此段预定直线轨迹的长度；(2)然当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ≥5°时，或θ＜5°且lsinθ＜b_min时，则不进行优化直接根据该段预定直线轨迹将预浸料切割成所需形状。

Description

一种预浸料阶梯式折线切割方法

技术领域

本发明涉及一种预浸料阶梯式折线切割方法，属于复合材料成型领域。

背景技术

随着先进复合材料成型的发展，预浸料成型技术作为一种先进复合材料自动化成型技术被广泛应用于各种领域，相对于传统成型方式，能够较好地控制纤维含量、改善工作环境、增加了产品质量稳定性。在预浸料铺放前，需要对预浸料进行预切割，而当切割角较小时(一般小于5°)，即切刀切割方向与预浸料纤维方向所成角度过小时，切刀的移动会导致纤维移位而发生堆挤，进而导致预浸料表面的皱褶，影响成型制品表面光滑程度，这也限制了铺放产品的形状。因此，预浸料的小角度切割还是一个尚未解决的难题。

发明内容

本发明目的在于提出一种适合小角度(5°以下)的预浸料阶梯式折线切割方法，避免切割时产生褶皱、提高加工质量。

一种预浸料阶梯式折线切割方法，其特征在于：

(1)、数控机床中的切刀运行轨迹经预先规划，其实质是若干连续的预定直线轨迹组成的预定折线轨迹；

(2)、预浸料切割：

(2-1)、其中当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ＜5°且lsinθ≥b_min时，先采用阶梯式折线法对该段预定直线轨迹进行优化，再根据优化轨迹进行预浸料的切割，其中，b_min表示垂直纤维方向进给最小步长，即切刀在垂直方向上切割时，能够保证切断纤维且不引起纤维堆挤的最小进给量，l表示此段预定直线轨迹的长度；所得到的优化轨迹为以a为沿纤维方向进给步长，b为垂直纤维方向进给步长的阶梯式折线，并满足：

$n=\left[\frac{l\sin \mathrm{\θ}}{b_{\min }}\right]$

$b=\frac{l\sin \mathrm{\θ}}{n}$

$a=\frac{b}{\tan \mathrm{\θ}}$

其中，[]为向下取整符号，n为步长数；

(2-2)、其中当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ≥5°时，或θ＜5°且lsinθ＜b_min时，则不进行优化直接根据该段预定直线轨迹将预浸料切割成所需形状。

本发明解决了预浸料小角度切割的问题，阶梯式折线切割法将切刀的直线轨迹优化为折线式轨迹，将切刀走向转化为沿纤维方向和垂直纤维方向，解决了小角度切割时产生的纤维堆挤问题，可大大改善预浸料成型的制品的面质量。

附图说明

图1：阶梯折线切割法示意图

图中标号名称：1、预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹，2、优化后的阶梯式折线轨迹。

具体实施方式

一种预浸料阶梯式折线切割方法主要适用于解决复合材料成型中的预浸料的小角度切割问题。在切割时，当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ＜5°且lsinθ≥b_min(其中，b_min表示垂直纤维方向进给最小步长，即切刀在垂直方向上切割时，能够保证切断纤维且不引起纤维堆挤的最小进给量，l表示此段预定直线轨迹的长度)时，先采用阶梯式折线法对该段预定直线轨迹进行优化，再根据优化轨迹进行预浸料的切割；(2)、然当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ≥5°时，或θ＜5°且lsinθ＜b_min时，则不进行优化直接根据该段预定直线轨迹将预浸料切割成所需形状。

下面结合图1对本发明的方法做进一步说明，共有一种具体实施方式：

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式。当对预浸料进行切割时，若切割角度较小，即切刀切割方向与预浸料纤维方向所成角度过小，切刀的移动会导致纤维移位而发生堆挤，进而导致预浸料表面的皱褶，影响制品表面光滑程度。数控机床中的切刀运行轨迹需经预先规划，其实质是若干连续的预定直线轨迹组成的预定折线轨迹。因此，在切割角度在处于一定范围时，一般小于5°，可以将切刀的直线进给改变为折线进给，即采用阶梯式折线切割法。如图1，图中箭头表示预浸料中的纤维方向，虚线表示预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹1，实线表示优化后的阶梯式折线轨迹2，点A、B分别为该预定直线轨迹的起始点和终止点，当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹纤维方向的夹角θ＜5°且lsinθ≥b_min(其中，b_min表示垂直纤维方向进给最小步长，即切刀在垂直方向上切割时，能够保证切断纤维且不引起纤维堆挤的最小进给量，l表示此段预定直线轨迹AB的长度)时，先采用阶梯式折线法对该段预定直线轨迹进行优化，再根据优化轨迹进行预浸料的切割；所得到的优化轨迹为以a为沿纤维方向进给步长，b为垂直纤维方向进给步长的阶梯式折线，并满足：

$n=\left[\frac{l\sin \mathrm{\θ}}{b_{\min }}\right]$

$b=\frac{l\sin \mathrm{\θ}}{n}$

$a=\frac{b}{\tan \mathrm{\θ}}$

其中，[]为向下取整符号，n为步长数；

而当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ＞5°时，或θ＜5°且lsinθ＜b_min时，则不进行优化直接根据该段预定直线轨迹将预浸料切割成所需形状。

Claims (1)

1.一种预浸料阶梯式折线切割方法，其特征在于：

(1)、数控机床中的切刀运行轨迹经预先规划，其实质是若干连续的预定直线轨迹组成的预定折线轨迹；

(2)、预浸料切割：

(2-1)、其中当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ＜5°且lsinθ≥b_min时，先采用阶梯式折线法对该段预定直线轨迹进行优化，再根据优化轨迹进行预浸料的切割，其中，b_min表示垂直纤维方向进给最小步长，即切刀在垂直方向上切割时，能够保证切断纤维且不引起纤维堆挤的最小进给量，l表示此段预定直线轨迹的长度；所得到的优化轨迹为以a为沿纤维方向进给步长，b为垂直纤维方向进给步长的阶梯式折线，并满足：

$n=\left[\frac{l\sin \mathrm{\θ}}{b_{\min }}\right]$

$b=\frac{l\sin \mathrm{\θ}}{n}$

$a=\frac{b}{\tan \mathrm{\θ}}$

其中，[]为向下取整符号，n为步长数；

(2-2)、其中当预定折线轨迹中某一段预定直线轨迹与纤维方向的夹角θ≥5°时，或θ＜5°且lsinθ＜b_min时，则不进行优化直接根据该段预定直线轨迹将预浸料切割成所需形状。