CN114643724B - 一种复杂曲面复合材料的快速下料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种复杂曲面复合材料的快速下料方法，包括如下步骤：先将贴纸覆于模具之上，并使贴纸与模具表面贴合，随铺贴动作进行的同时，裁切掉贴纸未与模具表面贴合的多余部分；之后取下仿形拓样，生成下料基准图；之后对下料基准图进行再处理，形成产品各个铺层所在位置所需的原料图；然后制得料片；最后将各料片按设计角度逐层铺贴到模具上，成型产品。本发明提供的下料方法简单易操作，应用本发明方法可快速通过实体模具制作下料图，减少了复杂模型建立及调整修正的操作，也有效减少下料后复材修剪工作量，提高了工作效率，减少了原材料成本，达到净尺寸铺贴的目的。
Description
技术领域
本发明创造属于复合材料成型技术领域，尤其是涉及一种复杂曲面复合材料的快速下料方法。
背景技术
不规则曲面的复合材料产品在下料时，大多采用三维建模的方式，之后凭经验展开或是用传统的公式展开，但是由于复杂曲面的产品展开较为复杂，使用传统的公式展开计算量大，甚至会有无法完美展开的情况。因此，即使能够将复杂曲面展开，由于下料时三维建模常采用分块分区域优化，导致展开平面点集过多，存储量过大，导致复杂产品曲面数模用软件不能完美的展开，且二维软件编辑及排版操作时均比较困难，为了简化计算量，减少或删减点集特征，虽然在一定程度上能提高展开效率并降低展开难度，但又会导致下料图不精确，裁切余量大的问题。并且，采用常规方法下料所得到的料片尺寸都是固定的，下料后，复合材料铺层的铺贴质量过于依赖操作人员经验，随着铺层增加，非常难以精准把控铺贴位置，尤其对于复杂曲面铺贴复合材料，在各铺层铺叠的过程中，由于复杂曲面结构的影响，容易导致并排的纤维偏离初使位置，尤其是到铺贴到远离定位的边缘部分，偏离会很大，影响产品质量。因此，需要对现有的下料方法进行改进，以改善上述缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种复杂曲面复合材料的快速下料方法。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种复杂曲面复合材料的快速下料方法，包括如下步骤：
将贴纸覆于模具之上，并使贴纸与模具表面贴合，随铺贴动作进行的同时，裁切掉贴纸未与模具表面贴合的多余部分，使裁切位置形成剪口，最终得到与模具表面形状一致的仿形拓样；
取下仿形拓样，并展平置于读图仪上，直接转换为下料基准图；
基于产品总铺层厚度，对下料基准图进行再处理，形成产品各个铺层所在位置所需的原料图；
将上述各原料图导入下料机，进行复合材料切割下料，得到料片；
将各料片按设计角度逐层铺贴到模具上，成型产品。
进一步，所述贴纸采用可移背胶贴纸。
进一步，所述贴纸选用与复合材料延展度趋近的贴纸。
进一步，所述下料基准图为可编辑的电子版CAD图。
进一步，下料基准图再处理形成各铺层的原料图时，将各铺层间的剪口位置相互错开。
进一步，下料基准图再处理形成各铺层的原料图时，各铺层按铺贴次序依次做减料处理。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明提供的下料方法简单易操作，应用本发明方法可快速通过实体模具制作下料图，减少了复杂模型建立及调整修正的操作，也有效减少下料后复材修剪工作量，提高了工作效率，减少了原材料成本，达到净尺寸铺贴的目的。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例中切开切缝时的示意图；
图2为本发明创造中将左边部铺贴于模具表面时的示意图；
图3为本发明创造中将右边部铺贴于左边部表面时的示意图；
图4为本发明创造中在左边部上划线后的示意图；
图5为本发明创造中裁切掉左边部上多余部分，将左边部与右边部同时铺贴与模具表面时的示意图；
图6为图5结构展平后形成剪口时的示意图；
图7为本发明创造中利用划线笔划线时侧面视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种复杂曲面复合材料的快速下料方法，如图1至图7所示，主要包括如下步骤：
将贴纸覆于模具之上，并使贴纸与模具表面贴合，随铺贴动作进行的同时，裁切掉贴纸未与模具表面贴合的多余部分(多余部分主要发生在曲率变化较大及不可避免形成折叠褶皱的位置)，使裁切位置形成剪口，最终得到与模具表面形状一致的仿形拓样；
取下仿形拓样，并展平置于读图仪上，直接转换为下料基准图；
基于产品总铺层厚度，对下料基准图进行再处理，形成产品各个铺层所在位置所需的原料图；
将上述各原料图导入下料机，进行复合材料切割下料，得到料片；
将各料片按设计角度逐层铺贴到模具上，成型产品。
作为举例，上述贴纸采用可移背胶贴纸，且所选用的贴纸选用与复合材料延展度趋近的贴纸。
上述下料基准图为可编辑的电子版CAD图，采用市售的读图仪可以直接是被并生成CAD数字化图纸。比如采用自动化读图仪，只需通过一个按钮启动，扫描相机扫过样片上方，采集样片图像，即可经过软件转换出DXF/DWG的CAD格式文件。
裁切贴纸未与模具表面贴合的多余部分的具体操作可以为：
先在曲率变化较大的部位切开形成切缝1，使切缝位置两侧形成左右两边部，然后将切缝一侧的边部铺贴于模具表面，之后将另一侧的边部铺贴于其外表面，并在下方的边部表面沿上侧的边部边缘划线。接下来，分别揭开两边部，并沿划线位置裁切掉下方边部的多余部分，之后重新将左、右两边部贴覆于模具表面，使左边部外缘与右边部外缘对接。划线时，划线笔尖下端大致倾斜45度角进行划线操作，使得裁切掉的多余部分包括左右边部重叠时贴纸的厚度，能有效减小或消除贴纸厚度带来的影响。
作为举例，若将切缝后的左边部2贴于模具表面，则将右边部3贴于左边部上表面，之后在左边部上沿右边部边缘划线，划线时，如图7所示，划线笔4贴靠右边部边缘，且划线笔的笔尖斜向左边部一侧45度倾斜，在划线后，分别揭开左边部和右边部，并沿划线位置切掉左边部划线标记6以外的多余部分，进而在展平仿形拓样时，在左边部与右边部之间形成剪口5。需要说明的是，附图1至6仅表示一处剪口部分的局部结构，以示意形成剪口的操作。
下料基准图再处理形成各铺层的原料图时，将各铺层间的剪口位置相互错开，且剪口避免正对模具上曲率变化最大的位置或是模具表面凸起的棱角位置，保证仿形拓样的边部覆盖住模具表面较大的曲率变化部分，为提高所得产品性能奠定基础。由于现有技术常规方法下料所得到的料片尺寸都是固定的，并不能通过常规的定位来保证铺贴质量(常规的铺贴方式一般是将料片一侧定位，之后沿定位位置一侧向另一侧铺贴即可)，复杂曲面的复材在下料后，铺贴质量过于依赖操作人员经验随着铺层增加，非常难以精准把控铺贴位置。针对上述难题，本发明创造在下料基准图再处理时，按各铺层按铺贴次序依次做减料处理。具体的操作可以为：处于外侧的铺层相较于其相邻铺层的外轮廓(展平后的外轮廓)向内缩小复合材料单层铺层厚度的距离，最大限度保证铺贴成型后的产品外缘呈平齐形态。
本发明提供的下料方法简单易操作，应用本发明方法可快速通过实体模具制作下料图，减少了复杂模型建立及调整修正的操作，也有效减少下料后复材修剪工作量，提高了工作效率，减少了原材料成本，达到净尺寸铺贴的目的。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种复杂曲面的复合材料产品快速下料方法，其特征在于，包括如下步骤：
将贴纸覆于模具之上，并使贴纸与模具表面贴合，随铺贴动作进行的同时，裁切掉贴纸未与模具表面贴合的多余部分，使裁切位置形成剪口，将各铺层间的剪口位置相互错开，且剪口避免正对模具上曲率变化最大的位置或是模具表面凸起的棱角位置；最终得到与模具表面形状一致的仿形拓样；
裁切贴纸未与模具表面贴合的多余部分的具体操作为：
先在曲率变化较大的部位切开形成切缝，使切缝位置两侧形成左右两边部，然后将切缝一侧的边部铺贴于模具表面，之后将另一侧的边部铺贴于其外表面，并在下方的边部表面沿上侧的边部边缘划线；接下来，分别揭开两边部，并沿划线位置裁切掉下方边部的多余部分，之后重新将左、右两边部贴覆于模具表面，使左边部外缘与右边部外缘对接；划线时，划线笔尖下端大致倾斜45度角进行划线操作，使得裁切掉的多余部分包括左右边部重叠时贴纸的厚度，以减小或消除贴纸厚度带来的影响；若将切缝后的左边部贴于模具表面，则将右边部贴于左边部上表面，之后在左边部上沿右边部边缘划线，划线时，划线笔贴靠右边部边缘，且划线笔的笔尖斜向左边部一侧45度倾斜，在划线后，分别揭开左边部和右边部，并沿划线位置切掉左边部划线标记以外的多余部分，进而在展平仿形拓样时，在左边部与右边部之间形成剪口；
取下仿形拓样，并展平置于读图仪上，直接转换为下料基准图；
基于产品总铺层厚度，对下料基准图进行再处理，形成产品各个铺层所在位置所需的原料图；在下料基准图再处理时，各铺层按铺贴次序依次做减料处理；具体的操作为：处于外侧的铺层相较于其相邻铺层的外轮廓，向内缩小复合材料单层铺层厚度的距离；
将上述各原料图导入下料机，进行复合材料切割下料，得到料片；
将各料片按设计角度逐层铺贴到模具上，成型产品。
2.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的复合材料产品快速下料方法，其特征在于：所述贴纸采用可移背胶贴纸。
3.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的复合材料产品快速下料方法，其特征在于：所述贴纸选用与复合材料延展度趋近的贴纸。
4.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的复合材料产品快速下料方法，其特征在于：所述下料基准图为可编辑的电子版CAD图。
5.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的复合材料产品快速下料方法，其特征在于：下料基准图再处理形成各铺层的原料图时，将各铺层间的剪口位置相互错开。
6.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的复合材料产品快速下料方法，其特征在于：下料基准图再处理形成各铺层的原料图时，各铺层按铺贴次序依次做减料处理。
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