閉曲面纖維鋪放CAD-CAM技術(shù)研究.pdf

1、纖維自動(dòng)鋪放技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的纖維復(fù)合材料成型技術(shù),在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。自動(dòng)纖維鋪放技術(shù)的研究主要集中在機(jī)床設(shè)備、材料技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)三個(gè)方面。其中 CAD/CAM技術(shù)作為自動(dòng)纖維鋪放的關(guān)鍵技術(shù)之一,能夠顯著提高材料的利用率、減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、優(yōu)化鋪放過程、降低生產(chǎn)成本和周期。閉曲面零件在航空、航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中占有較大比例,因此對(duì)其CAD/CAM技術(shù)開展研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　首先,本文在分析纖維鋪

2、放工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,采用模塊化設(shè)計(jì)原則確定了CAD/CAM系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)和功能模塊,并且為了便于與企業(yè)自身 CAD/CAM系統(tǒng)兼容,確定了采用CATIA Component Application Architecture(CAA)二次開發(fā)工具作為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的技術(shù)方案。
　　其次,針對(duì)不能以解析式表達(dá)的形狀復(fù)雜閉曲面(以 S形進(jìn)氣道為例),采用迭代的方法作為路徑相關(guān)信息求取的出發(fā)點(diǎn),研究了0°,±45°和90°鋪層的路徑規(guī)劃算法

3、。研究?jī)?nèi)容包括鋪放基準(zhǔn)的確定、鋪放曲線的迭代方法、可變步長(zhǎng)和平面曲率的求取,并比較了可變步長(zhǎng)與固定步長(zhǎng)的優(yōu)劣,提出了利用平移特征點(diǎn)來交替求解鋪放路徑和纖維帶邊緣線的鋪層規(guī)劃方法。另外,對(duì)于±45°和0°鋪層研究了纖維帶滿絲絲束數(shù)目為偶數(shù)和奇數(shù)時(shí)的絲束數(shù)量計(jì)算方法,并分析了該方法的纖維覆蓋性。
　　然后,應(yīng)用D-H法對(duì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的鋪放機(jī)進(jìn)行了后置處理算法研究,建立了坐標(biāo)變換矩陣,推導(dǎo)了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,從而得到各軸合理的運(yùn)動(dòng)控制