一種基于環(huán)形編織的快速成形方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于環(huán)形編織的快速成形方法，其首先采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，建立精確的芯軸三維模型；然后通過stl格式的三角網(wǎng)格劃分來精確地逼近復(fù)雜芯軸三維模型；針對(duì)stl格式文件以及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行初始化數(shù)據(jù)設(shè)置，建立三組初始數(shù)據(jù)庫(kù)。利用這些初始數(shù)據(jù)庫(kù)，在基于C#語言軟件中仿真出編織成型物并通過輸出data和inp格式文件進(jìn)行可視化和有限元力學(xué)分析檢驗(yàn)；檢驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求后，再將仿真得到的所有有關(guān)機(jī)械設(shè)備需要輸入的最優(yōu)參數(shù)轉(zhuǎn)化為CNC控制代碼并進(jìn)行編織加工。本發(fā)明專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)環(huán)形編織成型物結(jié)構(gòu)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利說明】
本專利技術(shù)涉及一種織物的編織方法，具體涉及，屬于織物織造
【
技術(shù)介紹
】環(huán)形編織是一種古老的技術(shù)。由于環(huán)形編織的一體成型的高性能織物的力學(xué)特性，該種復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船等領(lǐng)域，已應(yīng)用的部件有:飛機(jī)螺旋槳葉片、火箭喉襯、風(fēng)力發(fā)電機(jī)翼片、碳纖維車架和汽車部件等。隨著環(huán)形編織復(fù)合材料的應(yīng)用需求向廣度和深度發(fā)展，環(huán)形編織加工技術(shù)在工廠中也得到普及，尤其是制造出空心的，復(fù)雜的，質(zhì)量高的且重量輕的編織成型物是現(xiàn)在大家普遍向往的。但是在目前的情況中，環(huán)形編織加工復(fù)合材料在工廠中始終是一個(gè)勞動(dòng)密集型且高成本的加工過程，其中還會(huì)出現(xiàn)很多微小瑣碎的錯(cuò)誤，正是因?yàn)檫@些意外的錯(cuò)誤才大大降低了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。所以如果能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)環(huán)形編織成型物結(jié)構(gòu)并保障其質(zhì)量，從而快速編織成型將會(huì)極大的改善目前的發(fā)展困境。因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的基于環(huán)形編織的快速成形方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。【
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
】為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的在于一種能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的基于環(huán)形編織的快速成形方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為:，其采用環(huán)形編織機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，該環(huán)形編織機(jī)包括六自由度機(jī)械手臂、芯軸、紗線、導(dǎo)向環(huán)、攜紗器、大圓盤、控制器和電機(jī)；其包括如下工藝步驟:1)，使用Pro/E軟件建立等比例的芯軸三維模型，并且與原實(shí)物芯軸匹配；再將芯軸三維模型另存為允許負(fù)值輸出的ASCII碼形式的stl格式文件；2)，將得到的stl格式文件載入到基于C#語言的軟件中，針對(duì)該文件進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置，建立編織物材料數(shù)據(jù)庫(kù)、編織機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)要求編織成型物結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)三組數(shù)據(jù)庫(kù)，并且以xml文件形式保存；3)，初始化設(shè)置完成后需要進(jìn)行紗線軌跡求解，具體步驟為:將得到的三組數(shù)據(jù)庫(kù)使用反解法模塊求解出加工過程中的所有有關(guān)機(jī)械設(shè)備輸入的最優(yōu)參數(shù)，并將這些參數(shù)以xml文件形式建立數(shù)據(jù)庫(kù)；同時(shí)將這些參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)使用到C#軟件正解法模塊中，將加工輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)化為最終編織成型物的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且輸出data格式文件和inp格式文件；將data文件導(dǎo)入后處理可視化tecplot軟件中，查看是否與預(yù)期有出入，并且還可以改變tecplot軟件中的宏定義，輸出每一幀的圖片使得能夠在動(dòng)畫視頻軟件V i rtua I Dub中制作更加直觀的視頻文件；將inp文件用于有限元軟件abaqus中編織成型物幾何模型的預(yù)處理；通過有限元力學(xué)分析檢驗(yàn)仿真編織成型物的力學(xué)性能，直到檢驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求為止；4)，將上述檢驗(yàn)合格的加工過程中的所有有關(guān)機(jī)械設(shè)備輸入的最優(yōu)參數(shù)在基于C#語言的軟件中轉(zhuǎn)化為CNC控制代碼，并將該代碼植入到機(jī)械手臂自帶的控制器中進(jìn)行機(jī)械加工。本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法進(jìn)一步為:所述步驟I)中，stl格式文件中弦高選項(xiàng)設(shè)置為最小值，角度控制選項(xiàng)設(shè)置為最大值。本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法進(jìn)一步為:所述步驟2)中，所述編織物材料數(shù)據(jù)庫(kù)包含以下數(shù)據(jù):對(duì)于紗線截面形狀，紗線表面摩擦因數(shù)，紗線線密度，紗線彎曲剛度，拉伸強(qiáng)度，拉伸模量，彎曲強(qiáng)度；對(duì)于樹脂而言有樹脂材料，樹脂粘度，彎曲剛度，拉伸強(qiáng)度，拉伸模量，彎曲強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度。本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法進(jìn)一步為:所述步驟2)中，所述編織機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)包含以下數(shù)據(jù):導(dǎo)向環(huán)半徑，大圓盤半徑，攜紗器數(shù)量，攜紗器角速度輸出范圍，機(jī)械手臂輸出卷取速度大小范圍，導(dǎo)向環(huán)和大圓盤的可調(diào)距離范圍。本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法進(jìn)一步為:所述步驟2)中，所述設(shè)計(jì)要求編織成型物結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)包括編織成型物編織角、覆蓋因子、厚度和紗線軌跡走向。本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法還可為:所述六自由度機(jī)械手臂連接并能拉動(dòng)芯軸；所述兩組攜紗器分別繞著大圓盤中心做順時(shí)針和逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)；所述紗線固定在芯軸左端，紗線另一端分別纏繞在這兩組攜紗器上，并隨攜紗器轉(zhuǎn)動(dòng)而形成順時(shí)針紗線和逆時(shí)針紗線；所述電機(jī)通過齒輪帶動(dòng)各攜紗器；所述控制器連接并控制六自由度機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果:本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法通過CAD軟件中的數(shù)據(jù)無縫銜接從而仿真出編織成型物并且進(jìn)行可視化檢驗(yàn)及有限元力學(xué)分析檢驗(yàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)者要求后，再將仿真得到的所有有關(guān)機(jī)械設(shè)備需要輸入的最優(yōu)參數(shù)轉(zhuǎn)化為CNC控制代碼并進(jìn)行編織加工，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。【【附圖說明】】圖1是本專利技術(shù)使用的環(huán)形編織機(jī)的原理圖。圖2是本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法的流程圖。【【具體實(shí)施方式】】請(qǐng)參閱說明書附圖1至附圖2所示，本專利技術(shù)為，其采用環(huán)形編織機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，該環(huán)形編織機(jī)包括六自由度機(jī)械手臂1、芯軸2、紗線、導(dǎo)向環(huán)4、攜紗器5、大圓盤6、控制器7和電機(jī)8 ;其中，所述六自由度機(jī)械手臂I連接并能拉動(dòng)芯軸2，使芯軸2以一定軌跡往左運(yùn)動(dòng)，并形成可變的卷取速度；所述兩組攜紗器5分別繞著大圓盤6中心做順時(shí)針和逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)；所述紗線固定在芯軸2左端，紗線另一端分別纏繞在這兩組攜紗器5上，并隨攜紗器轉(zhuǎn)動(dòng)而形成順時(shí)針紗線31和逆時(shí)針紗線32 ;所述電機(jī)8通過齒輪9帶動(dòng)各攜紗器5，并形成可變的角速度；所述控制器7連接并控制六自由度機(jī)械手臂I運(yùn)動(dòng)。本專利技術(shù)的基于環(huán)形編織的快速成形方法包括如下工藝步驟:1)，使用Pro/E軟件建立等比例的芯軸三維模型，并且與原實(shí)物芯軸匹配；再將芯軸三維模型另存為允許負(fù)值輸出的ASCII碼形式的stl格式文件；該種格式文件被普遍應(yīng)用在快速成形方法中，其弦高選項(xiàng)設(shè)置為最小值，角度控制選項(xiàng)設(shè)置為最大值，步長(zhǎng)選項(xiàng)設(shè)置盡可能的小從而達(dá)到高精度的要求。2)，將得到的stl格式文件載入到基于C#語言的軟件中，針對(duì)該文件進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置，建立編織物材料數(shù)據(jù)庫(kù)、編織機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)要當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于環(huán)形編織的快速成形方法，其特征在于：采用環(huán)形編織機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，該環(huán)形編織機(jī)包括六自由度機(jī)械手臂、芯軸、紗線、導(dǎo)向環(huán)、攜紗器、大圓盤、控制器和電機(jī)；其包括如下工藝步驟：1），使用Pro/E軟件建立等比例的芯軸三維模型，并且與原實(shí)物芯軸匹配；再將芯軸三維模型另存為允許負(fù)值輸出的ASCII碼形式的stl格式文件；2），將得到的stl格式文件載入到基于C#語言的軟件中，針對(duì)該文件進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置，建立編織物材料數(shù)據(jù)庫(kù)、編織機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)要求編織成型物結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)三組數(shù)據(jù)庫(kù)，并且以xml文件形式保存；3），初始化設(shè)置完成后需要進(jìn)行紗線軌跡求解，具體步驟為：將得到的三組數(shù)據(jù)庫(kù)使用反解法模塊求解出加工過程中的所有有關(guān)機(jī)械設(shè)備輸入的最優(yōu)參數(shù)，并將這些參數(shù)以xml文件形式建立數(shù)據(jù)庫(kù)；同時(shí)將這些參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)使用到C#軟件正解法模塊中，將加工輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)化為最終編織成型物的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且輸出data格式文件和inp格式文件；將data文件導(dǎo)入后處理可視化tecplot軟件中，查看是否與預(yù)期有出入，并且還可以改變tecplot軟件中的宏定義，輸出每一幀的圖片使得能夠在動(dòng)畫視頻軟件VirtualDub中制作更加直觀的視頻文件；將inp文件用于有限元軟件abaqus中編織成型物幾何模型的預(yù)處理；通過有限元力學(xué)分析檢驗(yàn)仿真編織成型物的力學(xué)性能，直到檢驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求為止；4），將上述檢驗(yàn)合格的加工過程中的所有有關(guān)機(jī)械設(shè)備輸入的最優(yōu)參數(shù)在基于C#語言的軟件中轉(zhuǎn)化為CNC控制代碼，并將該代碼植入到機(jī)械手臂自帶的控制器中進(jìn)行機(jī)械加工。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳震宇，周強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33