【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料制造，涉及一种适用于大厚度回转体结构复材件基于缩小芯模铺覆时，激光投影边界相对理论边界的补偿量计算方法。
技术介绍
1、复合材料铺层激光投影定位技术是一种在航空、航天、汽车和风力涡轮机叶片制造等行业中广泛应用的先进技术。这项技术的核心在于使用激光系统在模具或工件表面上投影高精度的折线和轮廓，以指导复合材料的精准铺层。这些投影的激光线是根据真实比例的cad数据图像生成的，从而极大地提高了复合材料制件的生产精度和效率。
2、用于生成复材件铺层激光投影数据的cad模型称之为复合材料铺层工艺模型。利用fibersim软件，依据产品数模，按照常规操作步骤，可以很便利地建立复合材料铺层工艺模型。这一部分为现有技术，本专利技术在此不再详述。随着工业技术的进步和对高性能复合材料需求的不断增加，对复合材料铺层工艺模型的设计提出了更高的要求。尤其是重型直升机研制的需求，对大厚度回转体结构件复材铺层工艺模型的设计提出了新的需求。
3、经多方研究摸索，回转体结构复材件拟采用芯模铺层、外模控形的工艺方案。产品数模的铺层信息是基于外形面设计的，制造最终需要保证其外形面的结构及产品厚度要求，而实际成型过程是以芯模面为基准面逐层向外进行铺覆，为保证激光投影位置的准确性，铺层工艺模型应选取芯模面为铺层基准面进行设计。
4、理论上，芯模面应为产品理论内形，但对于大厚度回转体结构复材件，预浸料“压厚比”较大，铺层结束后，预成型体厚度比理论偏大30％-40％，此状态不能返回硬质的成型模内完成合模。同时综合考虑料
5、复材铺层工艺模型的设计是基于缩小后的芯模面设计的，如果直接利用设计数模中边界线进行激光投影设计，投影位置相对于理论位置就会偏小，这种情况下就需要研究一种适用于大厚度回转体结构复材件基于缩小芯模铺覆时，激光投影边界相对理论边界的补偿量计算方法，在产品数模理论边界的基础上增加余量，以保证激光投影位置的准确性。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题：提供一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，解决大厚度回转体结构复材件基于缩小芯模铺覆时，利用设计数模中边界线进行激光投影设计，投影位置相对于理论位置偏小的问题。
2、本专利技术的技术方案
3、一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，包括以下步骤：
4、s1、测量预浸料预成型厚度与理论厚度比值x；
5、s2、计算第n层预浸料理论位置一周圈长度与实际位置一周圈长度之差δc；
6、s3、计算第n层预浸料的铺层边界补偿量。
7、进一步，步骤s1具体是：取若干层相同尺寸规格的预浸料，铺贴并抽真空压实处理后，测量其成型厚度，并计算出该若干层预浸料理论厚度，然后求出成型厚度与理论厚度的比值x。
8、进一步，步骤s2包括以下步骤：
9、s2.1推算每铺一层，上下相邻两层预浸料横截面上弧长差的理论值与实际值之间的关系；
10、s2.2根据设计数模，利用软件做出每一层预浸料的理论铺贴面，从而测得每一层预浸料理论弧长c2；
11、s2.3计算每铺一层预浸料的理论弧长差δc2；
12、s2.4计算每铺一层预浸料的实际弧长差δc1；
13、s2.5计算出第n层预浸料理论位置一周圈长度与实际位置一周圈长度之差δc。
14、进一步，步骤s2.1中，上下相邻两层预浸料横截面上弧长差的理论值与实际值之间的关系包括：
15、第n层实际圆弧半径r1＝r+nδ1
16、第n层理论圆弧半径r2＝r+nδ2
17、第n层实际位置一周圈长度c1＝2πr1+2a＝2π(r+nδ1)+2a
18、第n层理论位置一周圈长度c2＝2πr2+2a＝2π(r+nδ2)+2a
19、δc＝c2-c1＝2π(r+nδ2)-2π(r+nδ1)
20、实际位置每铺一层，上下相邻两层预浸料横截面上弧长差δc1：
21、δc1＝[2π(r+nδ1)+2a]-{2π[r+(n-1)δ1]+2a}＝2πδ1
22、理论位置每铺一层，上下相邻两层预浸料横截面上弧长差δc2：
23、δc2＝[2π(r+nδ2)+2a]-{2π[r+(n-1)δ2]+2a}＝2πδ2
24、代入压厚比x进行计算，得到δ1＝xδ2，那么即可得到上下相邻两层预浸料横截面上弧长差的理论值与实际值之间的关系为：
25、δc1＝xδc2；
26、其中，r为芯模圆弧段半径，r为回转体结构复材件内型面圆弧段半径,a为回转体结构复材件平直段长度，δ1为预浸料实际厚度，δ2为预浸料理论厚度，n为预浸料层数。
27、进一步，步骤2.4中，通过公式δc1＝xδc2计算计算每铺一层预浸料的实际弧长差δc1。
28、进一步，步骤s2.5通过以下公式计算第n层预浸料理论位置一周圈长度与实际位置一周圈长度之差δc：
29、δc ＝c2-c1 (1)
30、其中，c1为第n层预浸料实际位置一周圈长度，c2为第n层预浸料理论位置一周圈长度。
31、进一步，步骤s3计算第n层的铺层边界补偿量，即计算第n层预浸料实际弧线投影到芯模面的弧长与理论弧线投影到芯模面的弧长之差δl投。
32、进一步，步骤s3具体包括一下步骤：
33、步骤s3.1截取第n层实际弧线的一段圆弧，计算该段圆弧对应圆心角为β时，第n层实际弧线投影到芯模面的弧长l投与实际弧长l实的比；
34、步骤s3.2计算截取的圆弧段对应圆心角为δα时，第n层预浸料实际弧线弧长δl实：
35、s3.3计算第n层预浸料的铺层边界补偿量δl投，即δl投＝rδc/(r+nxδ2)。
36、进一步，步骤s1中，所取预浸料层数为50层。
37、进一步，步骤s1中，所取预浸料尺寸规格为100mm×100mm。
38、有益效果
39、1.本专利技术方法通过科学的计算得出回转体结构复材件在进行铺层时激光定位边界相对理论边界的补偿量，用于复材铺层工艺模型的设计，直接生成准确的激光投影数据，使用激光系统在模具或工件表面上投影出高精度的折线和轮廓，指导复合材料的精确铺层，显著提高了回转体结构复材件的制造精度和生产效率。
40、2.本专利技术方法为回转体结构复材件的铺层提供了准确的制造依据，避免了回转体结构复材件在制造中的报废风险，节约了制造成本。
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1.一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S1具体是：取若干层相同尺寸规格的预浸料，铺贴并抽真空压实处理后，测量其成型厚度，并计算出该若干层预浸料理论厚度，然后求出成型厚度与理论厚度的比值X。
3.根据权利要求2所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S2.1中，上下相邻两层预浸料横截面上弧长差的理论值与实际值之间的关系包括：
5.根据权利要求4所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤2.4中，通过公式ΔC1＝XΔC2计算计算每铺一层预浸料的实际弧长差ΔC1。
6.根据权利要求5所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S2.5通过以下公式计算第N层预浸料理论位置一周圈长度与实际位置一周圈长度之差ΔC：
7.根据权利
8.根据权利要求7所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S3具体包括一下步骤：
9.根据权利要求2所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S1中，所取预浸料层数为50层。
10.根据权利要求2所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤S1中，所取预浸料尺寸规格为100mm×100mm。
...【技术特征摘要】
1.一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤s1具体是：取若干层相同尺寸规格的预浸料，铺贴并抽真空压实处理后，测量其成型厚度，并计算出该若干层预浸料理论厚度，然后求出成型厚度与理论厚度的比值x。
3.根据权利要求2所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤s2.1中，上下相邻两层预浸料横截面上弧长差的理论值与实际值之间的关系包括：
5.根据权利要求4所述的一种回转体结构复材件铺层边界补偿量计算方法，其特征在于，步骤2.4中，通过公式δc1＝xδc2计算计算每铺一层预浸料的实际弧长差δc1。
【专利技术属性】
技术研发人员：贾美凤，刘义明，刘忠超，张爽，李丽丽，生占绮，孙玉强，李丽佳，金立强，李凡，刘启迪，
申请(专利权)人：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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