基于近似测地线的分层次自动铺带轨迹规划方法

• 作者: 张鹏 尹来容 周振华 黄龙
• 来源期刊: 机械工程学报
• 关键词: 自动铺带 轨迹规划 测地线 复合材料 预浸带
• 年，卷（期）: 2020,（23）
• 所属期刊栏目: 数字化设计与制造
• 页码范围: 226-238
• 页数: 13页
• 分类号: TH164
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2020.23.226

摘要

自动铺带技术是一种增量制造技术,适用于制造翼面、壁板等大尺寸、小曲率复合材料构件,具有加工成本低、效率高等特点.轨迹规划是自动铺带技术的关键环节,它直接关系到复合材料构件的成型精度与质量.现有的自动铺带轨迹规划方法难以便捷兼顾调控铺放间隙与防止铺放褶皱,保证铺带产品的最终质量.有鉴于此,提出了一种基于近似测地线的分层次铺放轨迹规划方法.主要目标是合理利用预浸带允许变形能力,在防止铺放褶皱产生的前提下,保证相邻带料不产生覆盖,且间隙不超过2.5 mm.首先,研究了铺放间隙的产生与演化规律,给出了几种典型曲面上初始铺放间隙的优化方法.接下来,提出了近似测地线的数学模型与求解格式.然后,基于铺放褶皱的产生机制与铺放间隙的演化规律,确定了近似测地线的测地曲率大小与符号.最后,在双曲面模具以及自由曲面模具上验证了所提出方法的有效性.