一种多边界复杂平面料片的定位方法

技术领域

本发明涉及了一种多边界复杂平面料片的定位方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的素材复合组成的一种材料，通过物理或化学的方法，获得新性能的材料。各种材料取长补短，产生协同效应，使得复合材料具有高比刚度、高强度、抗振等特点，被广泛应用于航空航天、车辆、医学和武器装备等领域。虽然复合材料制成的零件性能更加优异，但往往其制造难度更大且成本较高。例如一些复合材料部件的制作，一般首先需要制作模具，然后将预先制作好的适合模具形状尺寸的且具有良好性能的复合材料料片一层层的铺贴到模具上。在铺贴过程中要使得模具与料片达到贴合，避免褶皱，翘起等缺陷。特别是在多层铺贴的时候，还要注意多层料片之间不能形成气泡或气穴。因此需要着重注意料片的定位方法以及边界的推动问题，否则可能导致最终产品达不到预期。

目前多边界复杂料片主要用于一些复杂曲面模具的铺贴，但现有技术中对于多边界复杂平面料片由于没有可靠的定位方式，导致具有多边界复杂的平面料片在铺贴过程中产生料片偏移以及由此带来的预成型问题，从而导致加工后边界上存在一定的误差。因此，亟需一种多边界复杂平面料片的定位方法来解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了提供一种多边界复杂平面料片的定位方法，可以对平面料片进行定位，并保证各个边界的即通过特殊点定位来完成料片在模具上的定位。多边界复杂平面料片主要包含圆弧形料片，五边形料片，六边形料片，以及Y形料片等等。现将其边界特征主要分为三类来进行说明，分别为曲线，直线，折线。

边界形状特征为圆弧形，例如圆弧形料片

步骤一，模具一侧角上点布置定位点，确定铺贴边界。

步骤二，在平面料片相对应的边角上设置定位点，并建立坐标系。

步骤三，选取两侧弧形曲率最大的点并根据坐标完成连线。

步骤四，铺贴头通过kuka机器人的示教器中的坐标位置进行标定完成初步定位，将根据料片边界定位点建立的坐标系与示教器中的坐标设定为相同原点的，并检查料片上曲率最大点的连线是否与模具选取点的连线相对应，使料片定位合格。

步骤五，为实现全覆盖大变形完整铺贴，因此选取柔性的硅胶板；硅胶板下方安装有海绵吸盘，用于吸附料片；在硅胶板的上方，利用气孔使得吸附更加牢固，最终完成铺贴，并作细微调整，若不对应则进行手工调整，使料片定位合格

所述步骤4中的边界特征为折线，例如五边形料片或六边形料片；定位方法同圆弧形料片类似，但所选取的特殊点不同，在这里选取折线的顶点，方便我们对于料片上特殊点的寻找。

所述步骤4中的边界特征为直线，例如Y形料片的一侧；选取直线的中点，与上端Y形料片的折线的顶点作线，以辅助定位。

本发明的有益效果为：通过复合材料的数字化设计制造软件，将复杂的曲面模具展开，利用在平面料片边角上点的选取确定铺贴边界，完成初步定位。根据复杂平面料片的形状综合特征，选取合适的特殊点，并通过坐标根据特殊点连线辅助修正，使得各边界与模具达到完美贴合。最后利用气缸的铰接结构和硅胶板的变形，实现铺贴。

附图说明

图1 真空汇流板结构示意图；

图2 铺贴头结构示意图；

图3 料片形状示意图；

图4 操作流程图。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-4所示，本实施例采用复合材料的数字化设计制造软件，例如 Fibersim软件、CATIA等将复杂曲面模具展开为平面的铺层，方便我们对于模具上特殊点的定位。对于边界包含曲线的料片来说，选取曲线上曲率最大的点，而对于边界为折线的点则可以取折线的顶点，如五边形料片或六边形料片。类似的，直线则可以选取中点。首先通过料片上边角上的定位点以及模具上的定位点对应，以实现初步定位，然后依据特殊点直接的连线，继续进行辅助修正，达到贴合。

本实施例所述的铺贴头结构包括如下部分1机械手安装法兰；2支架 ；3侧压气缸；4真空汇流板；5螺旋气管；6张紧弹簧；7硅胶板；8真空发生器；9气孔；该铺贴头利用轻质的铝合金型材作为结构支撑；在上部安装机械手法兰1，用于连接机械手；在中间位置安装控制部件，包括控制气缸的电磁阀组、真空发生器8、调压阀等；通过四个型材立柱安装真空汇流板4，使真空吸口能得到均衡的负压；在两侧分别铰接式安装两个缸径48mm，行程450mm的双作用气缸3，用于带动柔性的硅胶板向前运动；硅胶板7的下方安装有海绵吸盘，用于吸附料片；在硅胶板的上方，气孔9用于不同大小的物料吸附，在吸附时空位吸口自动封闭，使对物料的吸附更牢固。

鉴于料片形状较为复杂，且模具多呈复杂曲面，涉及到大曲率铺贴，甚至是直角铺贴压实。在这里为了保证全覆盖大变形完整铺贴，采用真空汇流矩阵列孔吸附技术，真空汇流板4为箱体结构整体加工成型，每个单元全部贯通，底部的矩气孔用于连接海绵吸盘吸口。

定位合格后，海绵吸盘压住料片后，开启真空发生器，真空汇流板及被封挡的真空吸口之间建立负压，而没有被料片封挡的真空吸口，在单相阀的作用下，自动封锁。此时4只气缸同时伸出，将料片压向模具，中间气缸顶住模具后停止，两侧气缸继续前进，利用气缸的铰接结构和硅胶板的变形，逐渐贴合模具表面，使料片完全压在模具上。铺贴完成后，真空发生器停止工作，负压消失，气缸同时收回。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。