[发明专利]一种复合材料三维预制体的多针织造方法

说明书

本发明涉及一种复合材料三维预制体的多针织造方法，属于复合材料和机械制造的交叉领域。本发明的步骤为：根据预制体三维CAD模型设置Z向导向阵列，根据预制体CAD模型分层信息设置每层X/Y方向路径，并按路径每层依次逐束铺放纤维，每束铺放后用定位棒固定，实现逐束逐层织造，并在铺设间隔层数后去掉除顶层外定位棒进行压实，重复上述过程完成纤维织造。本发明提出的复合材料三维预制体多针织造方法，可以实现在三维CAD模型驱动下的复杂变截面预制体的柔性织造成形，实现了复合材料三维预制体织造过程的自动化和数字化。

技术领域

本发明涉及一种复合材料三维预制体的多针织造方法，属于复合材料和机械制造的交叉技术领域。

背景技术

连续纤维增强体复合材料作为轻量化材料，以其优异的比刚度、比强度、可设计性能，在航空、航天、高铁等领域应用越来越广泛。复合材料构件也向着大型化、整体化、三维化方向发展。传统的基于二维层铺方式的复合材料由于层间性能较低已经无法满足复杂结构复合材料构件高刚度、高强度、三维化的要求。

传统的三维复合材料预制体编织方法包括三维机织、缝合以及四步法编织等。三维机织方法织造的预制体厚度有限且难以实现变截面织造；缝合法是将剪裁好的纤维布沿Z向缝合起来，缝合厚度也收到一定限制；四步编织法适合于小截面预制体的整体织造成形，变截面编织困难。上述传统三维预制体织造方法在进行复杂变截面三维预制体成形时都存在一定的难度，不易实现三维预制体数字化、自动化织造成形。

本发明提出一种复合材料三维预制体多针织造方法，能够实现在预制体三维 CAD模型驱动下的逐层多针依次自动化织造成形。该方法进行预制体逐层编织，能够实现复杂预制体变截面柔性织造；三维CAD模型驱动并结合分层降维织造，易于实现数字化、自动化；依次控制多针协同织造可以提高织造率。

发明内容

本发明主要是提供一种复合材料三维预制体多针织造方法，根据预制体三维 CAD模型设置Z向导向阵列，进行预制体CAD模型分层并按织造路径每层依次逐束铺放纤维，每间隔一定层数后进行压实，实现了复杂变截面预制体的数字化、自动化柔性织造。

1.一种复合材料三维预制体的多针织造方法，包含如下步骤：

(1)根据预制体三维CAD模型，设置Z向导向阵列；

(2)将预制体三维CAD模型进行分层处理，得到每层的轮廓信息；

(3)将每层截面轮廓映射到导向阵列，结合导向棒X向、Y向间隔距离，沿X向、Y向导向间隙设置每层X向、Y向各纤维束铺放路径；

(4)根据当前层X向路径信息，将纤维束X1沿X向导向阵列间隙铺放设定距离；

(5)根据纤维束X1铺放路径起点x11和终点x12位置，沿导向阵列Y方向间隙分别在起点x11和终点x12位置插入端点定位棒，并分别通过纤维束X1在起点x11和终点x12形成的纤维束半环；

(6)沿X反方向收紧纤维束X1，完成纤维束X1的铺放；

(7)重复4-6过程，完成当前层其余所有X向纤维束铺放；

(8)沿Y向重复当前层铺放4-7过程，完成当前层Y向纤维铺放；

(9)X/Y向织造针上升一个层高，重复3-8过程进行下一层X/Y向纤维铺放；

(10)铺放m层后，取出除最上层外所有的定位棒，沿导向阵列Z向进行编织纤维层压实；

(11)重复3-10，完成纤维束铺放过程。

2.所述的纤维束，当沿X或Y方向铺放的各纤维束有共同的起点位置或终点位置时可以共用一个定位棒；

3.所述的纤维束，可以是多股纤维束合成一股纤维束进行铺放；