閉曲面纖維鋪放CAD-CAM技術(shù)研究.pdf

1、纖維自動鋪放技術(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。自動纖維鋪放技術(shù)的研究主要集中在機床設(shè)備、材料技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)三個方面。其中 CAD/CAM技術(shù)作為自動纖維鋪放的關(guān)鍵技術(shù)之一,能夠顯著提高材料的利用率、減少設(shè)計錯誤、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,因此對其CAD/CAM技術(shù)開展研究具有重要的理論意義和實用價值。
　　首先,本文在分析纖維鋪

2、放工藝特點的基礎(chǔ)上,采用模塊化設(shè)計原則確定了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)平臺的技術(shù)方案。
　　其次,針對不能以解析式表達的形狀復(fù)雜閉曲面(以 S形進氣道為例),采用迭代的方法作為路徑相關(guān)信息求取的出發(fā)點,研究了0°,±45°和90°鋪層的路徑規(guī)劃算法

3、。研究內(nèi)容包括鋪放基準的確定、鋪放曲線的迭代方法、可變步長和平面曲率的求取,并比較了可變步長與固定步長的優(yōu)劣,提出了利用平移特征點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)時的絲束數(shù)量計算方法,并分析了該方法的纖維覆蓋性。
　　然后,應(yīng)用D-H法對哈爾濱工業(yè)大學研制的鋪放機進行了后置處理算法研究,建立了坐標變換矩陣,推導(dǎo)了逆運動學方程,從而得到各軸合理的運動控制