專利名稱：一種預浸料階梯式折線切割方法
技術領域：
本發明涉及一種預浸料階梯式折線切割方法，屬于復合材料成型領域。
背景技術：
隨著先進復合材料成型的發展，預浸料成型技術作為一種先進復合材料自動化成型技術被廣泛應用于各種領域，相對于傳統成型方式，能夠較好地控制纖維含量、改善工作環境、增加了產品質量穩定性。在預浸料鋪放前，需要對預浸料進行預切割，而當切割角較小時(一般小于5° )，即切刀切割方向與預浸料纖維方向所成角度過小時，切刀的移動會導致纖維移位而發生堆擠，進而導致預浸料表面的皺褶，影響成型制品表面光滑程度，這也限制了鋪放產品的形狀。因此，預浸料的小角度切割還是一個尚未解決的難題。
發明內容
本發明目的在于提出一種適合小角度(5°以下)的預浸料階梯式折線切割方法， 避免切割時產生褶皺、提高加工質量。一種預浸料階梯式折線切割方法，其特征在于(1)、數控機床中的切刀運行軌跡經預先規劃，其實質是若干連續的預定直線軌跡組成的預定折線軌跡；O)、預浸料切割0-1)、其中當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ <5° 且Isin θ ^ bmin時，先采用階梯式折線法對該段預定直線軌跡進行優化，再根據優化軌跡進行預浸料的切割，其中，bmin表示垂直纖維方向進給最小步長，即切刀在垂直方向上切割時，能夠保證切斷纖維且不引起纖維堆擠的最小進給量，1表示此段預定直線軌跡的長度； 所得到的優化軌跡為以a為沿纖維方向進給步長，b為垂直纖維方向進給步長的階梯式折線，并滿足
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tan ^其中，[]為向下取整符號，η為步長數；0-2)、其中當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ彡5° 時，或θ <5°且Isin θ <13_時，則不進行優化直接根據該段預定直線軌跡將預浸料切割成所需形狀。本發明解決了預浸料小角度切割的問題，階梯式折線切割法將切刀的直線軌跡優化為折線式軌跡，將切刀走向轉化為沿纖維方向和垂直纖維方向，解決了小角度切割時產
3生的纖維堆擠問題，可大大改善預浸料成型的制品的面質量。
圖1 階梯折線切割法示意中標號名稱1、預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡，2、優化后的階梯式折線軌跡。
具體實施例方式一種預浸料階梯式折線切割方法主要適用于解決復合材料成型中的預浸料的小角度切割問題。在切割時，當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ <5°且Isine彡bmin(其中，bmin表示垂直纖維方向進給最小步長，即切刀在垂直方向上切割時，能夠保證切斷纖維且不引起纖維堆擠的最小進給量，1表示此段預定直線軌跡的長度)時，先采用階梯式折線法對該段預定直線軌跡進行優化，再根據優化軌跡進行預浸料的切割；O)、然當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ ^5°時，或 θ <5°且Isin θ <13_時，則不進行優化直接根據該段預定直線軌跡將預浸料切割成所需形狀。下面結合圖1對本發明的方法做進一步說明，共有一種
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式。當對預浸料進行切割時，若切割角度較小，即切刀切割方向與預浸料纖維方向所成角度過小，切刀的移動會導致纖維移位而發生堆擠，進而導致預浸料表面的皺褶，影響制品表面光滑程度。數控機床中的切刀運行軌跡需經預先規劃，其實質是若干連續的預定直線軌跡組成的預定折線軌跡。因此，在切割角度在處于一定范圍時，一般小于5°，可以將切刀的直線進給改變為折線進給，即采用階梯式折線切割法。如圖1，圖中箭頭表示預浸料中的纖維方向，虛線表示預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡1，實線表示優化后的階梯式折線軌跡2，點A、B分別為該預定直線軌跡的起始點和終止點，當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡纖維方向的夾角θ <5°且 Isine彡bmin(其中，bmin表示垂直纖維方向進給最小步長，即切刀在垂直方向上切割時，能夠保證切斷纖維且不引起纖維堆擠的最小進給量，1表示此段預定直線軌跡AB的長度)時， 先采用階梯式折線法對該段預定直線軌跡進行優化，再根據優化軌跡進行預浸料的切割； 所得到的優化軌跡為以a為沿纖維方向進給步長，b為垂直纖維方向進給步長的階梯式折線，并滿足η =b =
ηα = -^—
tan ^其中，[]為向下取整符號，η為步長數；而當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ >5°時，或θ <5°且Isin θ <bmin時，則不進行優化直接根據該段預定直線軌跡將預浸料切割成所需
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權利要求
1. 一種預浸料階梯式折線切割方法，其特征在于(1)、數控機床中的切刀運行軌跡經預先規劃，其實質是若干連續的預定直線軌跡組成的預定折線軌跡；O)、預浸料切割0-1)、其中當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角Θ <5°且 Isin θ ^ bmin時，先采用階梯式折線法對該段預定直線軌跡進行優化，再根據優化軌跡進行預浸料的切割，其中，bmin表示垂直纖維方向進給最小步長，即切刀在垂直方向上切割時， 能夠保證切斷纖維且不引起纖維堆擠的最小進給量，1表示此段預定直線軌跡的長度；所得到的優化軌跡為以a為沿纖維方向進給步長，b為垂直纖維方向進給步長的階梯式折線， 并滿足η =b =ηba =-tan θ其中，[]為向下取整符號，η為步長數；0-2)、其中當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ ^5°時，或 θ <5°且Isin θ <13_時，則不進行優化直接根據該段預定直線軌跡將預浸料切割成所需形狀。I sin 沒 b_ mm _/ sin ^
全文摘要
針對當前復合材料成型中的預浸料的小角度切割問題，本發明提出一種預浸料階梯式折線切割方法，屬于復合材料成型領域。其特征包括以下過程(1)、在切割時，當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ＜5°且lsinθ≥bmin時，先采用階梯式折線法對該段預定直線軌跡進行優化，再根據優化軌跡進行預浸料的切割，其中，bmin表示垂直纖維方向進給最小步長，即切刀在垂直方向上切割時，能夠保證切斷纖維且不引起纖維堆擠的最小進給量，l表示此段預定直線軌跡的長度；(2)、然當預定折線軌跡中某一段預定直線軌跡與纖維方向的夾角θ≥5°時，或θ＜5°且lsinθ＜bmin時，則不進行優化直接根據該段預定直線軌跡將預浸料切割成所需形狀。
文檔編號B26D1/45GK102501332SQ201110279598
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者文立偉, 李俊斐, 李勇, 王顯峰, 還大軍, 齊俊偉 申請人:南京航空航天大學