一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115847869A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211463405.X(22)申请日2022.11.22(71)申请人南京航空航天大学无锡研究院地址214000江苏省无锡市惠山区人民南路40号(72)发明人王显峰(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206专利代理师薛雨妍(51)Int.Cl.B29C70/38(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法(57)摘要本发明公开了一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，主要包括工装与模具基本参数的确定；确定水平方向多环筋铺丝头工作的控制参数Y;确定多个纵筋铺丝头两侧铺丝头需要偏摆的角度α；确定多个纵筋铺丝头水平方向的间距控制参数x；确定纵筋铺丝头竖直方向的布置控制参数z。本发明可以实现单个或多个纵筋铺丝头和单个或多个环筋铺丝头的结构布置的控制，大大提高了圆柱模具纵环网格筋的加工效率；同时适用于范围内不同直径大小的模具纵环网格筋加工，实现环纵筋多铺丝头结构布置与模具半径的自适应。CN115847869ACN115847869A权利要求书1/1页1.一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、工装与模具基本参数的确定，环纵筋多铺丝头工装包括多个纵筋铺丝头、多个环筋铺丝头与支撑架构；模具与工装参数包括模具的直径D，环筋间距L1，纵筋间距L2，铺丝机器臂长L；步骤S2、确定水平方向多环筋铺丝头工作的控制参数；环筋铺丝头间距，引入参数Y，即环筋间距Y＝L1；步骤S3、根据已知参数计算多个纵筋铺丝头中；其中位外侧铺丝头需要偏摆的角度，引入偏摆角参数α；步骤S4、接下来进行多个纵筋铺丝头水平方向的间距控制参数x的确定；步骤S5、进行纵筋铺丝头竖直方向的布置控制参数的计算，引入竖直方向移动距离参数z。2.根据权利要求1所述的一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，其特征在于，所述步骤S1：其中包括模具的直径D，适用范围为1100mm‑1700mm；环筋间距L1，范围为60mm‑200mm；纵筋间距L2，范围为80mm‑200mm。3.根据权利要求1所述的一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，其特征在于，所述步骤S3：当纵筋数量为奇数时：偏摆角参数α，(i为两侧纵筋对应序列号)；当纵筋数量为偶数时：偏摆角参数α，(i为两侧纵筋对应序列号)，通过上述公式处理可以得出：多个纵筋铺丝头同时工作时，处于中间的铺丝头为垂直状态，外部两侧的铺丝头需偏摆±α角度，得到纵筋铺丝头布置控制参数之一：偏摆角α。4.根据权利要求1所述的一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，其特征在于，所述步骤S4中多个纵筋铺丝头水平方向的间距控制参数x，引入水平方向间距参数x，即控制水平轴移动距离参数，当纵筋铺丝头个数为奇数时：当纵筋铺丝头个数为偶数时：水平间距x。5.根据权利要求1所述的一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，其特征在于，所述步骤S5：竖直方向移动距离参数z；偏即控制两外侧纵筋铺丝头与中间纵筋铺丝头机器臂旋转轴的竖直距离参数，当纵筋铺丝头个数为奇数时：当纵筋铺丝头个数为偶数时：竖直高度移动距离z。2CN115847869A说明书1/3页一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法技术领域[0001]本发明属于复合材料自动铺丝成型领域，涉及一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法。背景技术[0002]纵环网格筋是一种常见的复合材料加强结构形式，相比于其他构件，在相同的条件下既不增加产品的厚度，而且可以保证网格筋结构具有强度更高、刚度更高的性能同时，最大程度上减轻加强结构的质量，因而广泛应用于航空航天、船舶制造等领域，尤其在一些回转体结构中，如运载火箭的级间段、整流罩、燃料储箱、承力筒，采用碳纤维复合材料制成的环纵网格筋结构，大大减轻了结构件的重量，节约成本。[0003]早期的复合材料网格筋的纤维铺放多为人工铺放，耗时耗力，生产效率也不高，后来发展出现了专用于网格筋的纤维铺放头，大大提高了加工效率。针对于多铺放头的纵环筋自动铺丝工装，在加工过程中，伴随着纵环网格筋模具的主轴旋转，需要多个环筋铺丝头或多个纵筋铺丝头之间同时配合加工，因此需要设计一套计算方法，控制各个纵环筋铺丝头姿态，同时实现纵环筋铺丝头对模具半径变化的自适应。发明内容[0004]为解决上述问题，本发明公开了一种环纵筋多铺丝头结构布置设计方法，可以自适应不同圆柱模具半径的姿态控制[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环纵筋多铺丝头结构布置方案设计方法，包括已下步骤[0006]步骤S1，工装与模具基本参数的确定，其中包括模具的直径D，适用范围为1100mm‑1700mm；环筋间距L1，范围