專利名稱：一種預(yù)浸料階梯式折線切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)浸料階梯式折線切割方法，屬于復(fù)合材料成型領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著先進(jìn)復(fù)合材料成型的發(fā)展，預(yù)浸料成型技術(shù)作為一種先進(jìn)復(fù)合材料自動化成型技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，相對于傳統(tǒng)成型方式，能夠較好地控制纖維含量、改善工作環(huán)境、增加了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。在預(yù)浸料鋪放前，需要對預(yù)浸料進(jìn)行預(yù)切割，而當(dāng)切割角較小時(一般小于5° )，即切刀切割方向與預(yù)浸料纖維方向所成角度過小時，切刀的移動會導(dǎo)致纖維移位而發(fā)生堆擠，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)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(chǎn)品的形狀。因此，預(yù)浸料的小角度切割還是一個尚未解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種適合小角度(5°以下)的預(yù)浸料階梯式折線切割方法， 避免切割時產(chǎn)生褶皺、提高加工質(zhì)量。一種預(yù)浸料階梯式折線切割方法，其特征在于(1)、數(shù)控機(jī)床中的切刀運(yùn)行軌跡經(jīng)預(yù)先規(guī)劃，其實(shí)質(zhì)是若干連續(xù)的預(yù)定直線軌跡組成的預(yù)定折線軌跡；O)、預(yù)浸料切割0-1)、其中當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(yù)定直線軌跡進(jìn)行優(yōu)化，再根據(jù)優(yōu)化軌跡進(jìn)行預(yù)浸料的切割，其中，bmin表示垂直纖維方向進(jìn)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(jìn)給量，1表示此段預(yù)定直線軌跡的長度； 所得到的優(yōu)化軌跡為以a為沿纖維方向進(jìn)給步長，b為垂直纖維方向進(jìn)給步長的階梯式折線，并滿足
r ，I sin θη =-
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ηa = -^—
tan ^其中，[]為向下取整符號，η為步長數(shù)；0-2)、其中當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)行優(yōu)化直接根據(jù)該段預(yù)定直線軌跡將預(yù)浸料切割成所需形狀。本發(fā)明解決了預(yù)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(yōu)化為折線式軌跡，將切刀走向轉(zhuǎn)化為沿纖維方向和垂直纖維方向，解決了小角度切割時產(chǎn)
3生的纖維堆擠問題，可大大改善預(yù)浸料成型的制品的面質(zhì)量。


圖1 階梯折線切割法示意中標(biāo)號名稱1、預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)定直線軌跡，2、優(yōu)化后的階梯式折線軌跡。
具體實(shí)施例方式一種預(yù)浸料階梯式折線切割方法主要適用于解決復(fù)合材料成型中的預(yù)浸料的小角度切割問題。在切割時，當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)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(jìn)給量，1表示此段預(yù)定直線軌跡的長度)時，先采用階梯式折線法對該段預(yù)定直線軌跡進(jìn)行優(yōu)化，再根據(jù)優(yōu)化軌跡進(jìn)行預(yù)浸料的切割；O)、然當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)行優(yōu)化直接根據(jù)該段預(yù)定直線軌跡將預(yù)浸料切割成所需形狀。下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的方法做進(jìn)一步說明，共有一種
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式。當(dāng)對預(yù)浸料進(jìn)行切割時，若切割角度較小，即切刀切割方向與預(yù)浸料纖維方向所成角度過小，切刀的移動會導(dǎo)致纖維移位而發(fā)生堆擠，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)浸料表面的皺褶，影響制品表面光滑程度。數(shù)控機(jī)床中的切刀運(yùn)行軌跡需經(jīng)預(yù)先規(guī)劃，其實(shí)質(zhì)是若干連續(xù)的預(yù)定直線軌跡組成的預(yù)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(jìn)給改變?yōu)檎劬€進(jìn)給，即采用階梯式折線切割法。如圖1，圖中箭頭表示預(yù)浸料中的纖維方向，虛線表示預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)定直線軌跡1，實(shí)線表示優(yōu)化后的階梯式折線軌跡2，點(diǎn)A、B分別為該預(yù)定直線軌跡的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)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(jìn)給量，1表示此段預(yù)定直線軌跡AB的長度)時， 先采用階梯式折線法對該段預(yù)定直線軌跡進(jìn)行優(yōu)化，再根據(jù)優(yōu)化軌跡進(jìn)行預(yù)浸料的切割； 所得到的優(yōu)化軌跡為以a為沿纖維方向進(jìn)給步長，b為垂直纖維方向進(jìn)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(shù)；而當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)行優(yōu)化直接根據(jù)該段預(yù)定直線軌跡將預(yù)浸料切割成所需
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/ sin ^形狀。
權(quán)利要求
1. 一種預(yù)浸料階梯式折線切割方法，其特征在于(1)、數(shù)控機(jī)床中的切刀運(yùn)行軌跡經(jīng)預(yù)先規(guī)劃，其實(shí)質(zhì)是若干連續(xù)的預(yù)定直線軌跡組成的預(yù)定折線軌跡；O)、預(yù)浸料切割0-1)、其中當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(yù)定直線軌跡進(jìn)行優(yōu)化，再根據(jù)優(yōu)化軌跡進(jìn)行預(yù)浸料的切割，其中，bmin表示垂直纖維方向進(jìn)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(jìn)給量，1表示此段預(yù)定直線軌跡的長度；所得到的優(yōu)化軌跡為以a為沿纖維方向進(jìn)給步長，b為垂直纖維方向進(jìn)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(shù)；0-2)、其中當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)行優(yōu)化直接根據(jù)該段預(yù)定直線軌跡將預(yù)浸料切割成所需形狀。I sin 沒 b_ mm _/ sin ^
全文摘要
針對當(dāng)前復(fù)合材料成型中的預(yù)浸料的小角度切割問題，本發(fā)明提出一種預(yù)浸料階梯式折線切割方法，屬于復(fù)合材料成型領(lǐng)域。其特征包括以下過程(1)、在切割時，當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(yù)定直線軌跡進(jìn)行優(yōu)化，再根據(jù)優(yōu)化軌跡進(jìn)行預(yù)浸料的切割，其中，bmin表示垂直纖維方向進(jìn)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(jìn)給量，l表示此段預(yù)定直線軌跡的長度；(2)、然當(dāng)預(yù)定折線軌跡中某一段預(yù)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(jìn)行優(yōu)化直接根據(jù)該段預(yù)定直線軌跡將預(yù)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(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)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(xué)