[发明专利]一种智能分区域温控复合材料铺放模具的控制方法

权利要求书

1.一种智能分区域温控复合材料铺放模具的控制方法，其特征在于，包括智能分区域温控模具，所述智能分区域温控模具包括：

模具本体，将复合材料铺放到所述模具本体表层，所述模具本体的表层包括多个温控区域，所述多个温控区域之间通过隔热层进行分隔用于降低各温控区域之间传热速率，所述模具本体包括模具表层和设置在所述模具表层下方的隔热层，所述模具表层通过隔热框架将所述模具表层分为多个温控区域，循环管道设置在模具表层和隔热层之间，循环管道通过模具循环液进口和模具循环液出口进出所述模具本体；

循环液，其用于升高或降低模具表面温度；

循环管道，其用于装载所述循环液且设置在所述模具本体中；

温控调节组件，其用于所述循环液升高或降低温度后进行分流或者合流输入不同所述温控区域调节不同温控区域中模具本体表层温度；所述温控调节组件包括用于降低循环液温度的冷却机、用于升高循环液温度的加热器、用于输送循环液的循环泵、用于分流循环液的分流阀、用于合流循环液的合流阀、用于装载循环液的循环管道，其中冷却机两端分别连接送液总管道和回液总管道；冷却机送液端依次连接送液总管道、循环水泵和分流阀；所述分流阀连接多个循环支路，将送液总管道中的循环液分流至多个循环支路；循环支路上设有加热器、所述循环液经循环支路上的加热器后流经送液支路将经过加热器加热至目标温度的循环液送至模具的多个温控区域，循环液在模具的多个温控区域的循环管道中流动使模具表层到达目标温度，再通过回液支路将循环液送至合流阀；回液支路中的循环液合流后送至回液总管道，再通过回液总管道将循环液送至冷却机；

温度传感器，其用于检测模具表面温度，每个温控区域上面均安装有多个温度传感器，温度传感器测量温度的均值作为温控区域的温度信息，利于减少温控区域的温度测量误差；

所述控制方法包括如下步骤：

S1.智能分区域温控模具启动；

S2.判断铺放的热塑性复合材料类型，获取该材料预先录入的铺放温度工艺曲线信息；

S3.确定初始铺放区域，并使该区域进入铺放温度控制程序，所述铺放温度控制程序包括升温铺放阶段、恒温铺放阶段、原位固化成型冷却阶段、成型后保温阶段；

S4.根据铺放轨迹规划信息，确定等待铺放区域；

S5.判断初始铺放区域是否铺放结束，铺放结束时等待铺放区域立刻进入铺放温度控制程序，初始铺放区域进入铺放温度控制程序的原位固化成型冷却阶段；

S6.循环进入S4、S5、S6步骤，直至热塑性复合材料构件铺放完毕；

S7.智能分区域温控模具关闭；

所述升温铺放阶段温度控制包括如下步骤：

S1.根据铺放区域信息以及铺放轨迹规划信息，温度控制器解算出即将铺放区域，然后获取该区域温度传感器检测的温度值、激光测厚仪检测的该区域复合材料铺层厚度值、红外测温仪检测的该区域复合材料铺层表面温度值，根据此区域温度传感器检测的温度信息、激光测厚仪检测的复合材料铺层厚度信息和红外测温仪检测的温度信息结合温度工艺曲线升温铺放阶段的升温速率确定该区域循环液所需的升温工作温度T_液升，根据此区域温度传感器检测的温度信息、激光测厚仪检测的复合材料铺层厚度信息和红外测温仪检测的温度信息结合温度工艺曲线升温铺放阶段的升温速率计算出循环液所需的升温循环速度V_液升；

其中，c_复为复合材料的比热容，单位：J/(kg·K)；s_复为该区域复合材料铺层的面积，单位：m²；q_复为复合材料的密度，单位：Kg/m³；为复合材料的温度工艺曲线升温铺放阶段的升温速率；L为激光测厚仪检测的该区域复合材料铺层厚度值，单位：m；c_液为循环液的比热容，单位：J/(kg·K)；S_液为该区域循环管道的截面积，单位：m²；q_液为循环液的密度，单位：Kg/m³；T_温为该区域温度传感器检测的温度值，单位：K；ΔT_固为温度控制器读取温度传感器检测的温度信息的固定时间间隔，单位：s；c_模表为模具表层的比热容，单位：J/(kg·K)；q_模表为模具表层的密度，单位：Kg/m³；λ_模表为模具表层的导热系数，单位：W/(m·K)；L_模表为模具表层的厚度值，单位：m；λ_复为复合材料铺层的导热系数，单位：W/(m·K)；T_红外为红外测温仪检测的该区域复合材料铺层表面温度值，单位：K；

S2.温度控制器将工作指令分别发送至冷却机及加热器、循环泵，通过冷却机和加热器共同工作把循环液加热或冷却至计算出的升温工作温度，通过循环泵使循环液达到计算出的升温循环速度，使该区域按照温度工艺曲线升温铺放阶段而改变温度；

S3.红外测温仪、温度传感器按照相同的频率分别不断检测该区域复合材料铺层表面和模具表层的温度值，并按照相同的规定时间间隔ΔT_固将温度信息发送给温度控制器；

S4.温度控制器更新温度工艺曲线升温铺放阶段的升温速率的值，再次进入S1步骤，重新计算循环液的升温工作温度和升温循环速度，然后进入S2、S3、S4步骤，使该即将铺放区域严格按照温度工艺曲线升温铺放阶段而改变温度。