一种补片铺贴定位结构及补片铺贴定位方法与流程

1.本发明涉及复合材料修理技术领域，尤其涉及一种补片铺贴定位结构及补片铺贴定位方法。


背景技术：

2.复合材料在制造和使用过程中都会产生缺陷和损伤，复合材料修理技术的开发和完善显得日益重要。复合材料胶接修理是一种重要的复合材料修理方法，铺贴补片是胶接修理中一道重要的工序。补片的铺贴过程中对补片的纤维方向具有要求。当补片的实际铺层角的误差较大时，对补片拉伸强度有较大影响。现有技术中，补片的铺贴过程主要依靠肉眼观察并将补片的纤维方向对准位于铺贴区域外的铺层取向坐标系，铺贴位置和角度难以测量及保证。此外，在铺贴区域尺寸较大、初始几层的补片尺寸较小的情况下，特别容易出现补片位置及角度超差的情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种补片铺贴定位结构，能够降低补片的实际铺层角的误差，提高补片的铺设位置的精确度，提高补片对铺贴区域的修理效果。
4.本发明的另一个目的在于提出一种补片铺贴定位方法，能够提高补片的铺贴效率和铺贴质量，提高补片对铺贴区域的修补效果。
5.为实现上述技术效果，本发明的补片铺贴定位结构及补片铺贴定位方法的技术方案如下：
6.一种补片铺贴定位结构，包括：透光本体；水平刻度线，所述水平刻度线设在所述透光本体上；预设刻度线，所述预设刻度线设在所述透光本体上，所述预设刻度线为多个，多个所述预设刻度线与所述水平刻度线相交于定位点，所述预设刻度线与所述水平刻度线之间的夹角为预设夹角，多个所述预设夹角各不相同；误差刻度线，所述水平刻度线和多个所述预设刻度线的两侧均设有一个所述误差刻度线，所述误差刻度线穿过所述定位点，所述误差刻度线与所述预设刻度线和所述水平刻度线之间的夹角为误差角度；定位部，所述定位部用于定位补片，所述定位部为多个，多个所述定位部在所述透光本体的径向上间隔设置，所述补片的外周面在所述透光本体上的投影位于一个所述定位部上时，所述补片的形心与所述定位点重合；其中，当所述补片的形心与所述定位点重合时，所述补片的一部分位于所述透光本体的外侧。
7.进一步地，所述补片铺贴定位结构还包括多个放射刻度线，多个所述放射刻度线的顶点均位于所述定位点上，多个所述放射刻度线形成的夹角不大于180
°
，相邻的两个所述放射刻度线之间的夹角不大于所述误差角度。
8.进一步地，所述预设夹角的数值为所述预设刻度线与所述水平刻度线之间的锐角，位于从所述水平刻度线沿逆时针方向旋转的路径上的所述预设刻度线的所述预设夹角为正数，位于从所述水平刻度线沿顺时针方向旋转的路径上的所述预设刻度线的所述预设
夹角为负数。
9.进一步地，所述预设夹角包括30
°
、45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、-75
°
、-60
°
、-45
°
或-30
°
。
10.进一步地，所述定位部包括多个定位线，所述水平刻度线和所述预设刻度线上均设有多个所述定位线，相邻的两个所述定位线之间的间距不大于1mm。
11.进一步地，所述补片铺贴定位结构还包括固定孔，所述固定孔设在所述透光本体上，所述固定孔与所述定位点间隔设置。
12.进一步地，所述固定孔为扇形，所述扇形的顶点位于所述定位点上，所述扇形位于所述水平刻度线下方。
13.进一步地，所述透光本体为柔性件。
14.进一步地，所述误差角度为2
°‑6°
。
15.一种补片铺贴定位方法，所述补片铺贴定位方法采用前文所述的补片铺贴定位结构，所述补片铺贴定位方法包括：s1、在待修理块的铺贴区域外设置坐标系，并使坐标系的原点与所述铺贴区域的中心点重合；s2、将所述补片铺贴定位结构设置于所述铺贴区域上，使所述水平刻度线与所述坐标系的x轴重合，所述定位点与所述坐标系的原点重合，使用固定结构将所述补片铺贴定位结构临时固定于所述待修理块上；s3、将补片设置于所述补片铺贴定位结构上，使所述补片的外周面在所述透光本体上的投影位于一个所述定位部上；s4、使所述补片的纤维方向位于具有与所述补片的铺层角相同的所述预设夹角的所述预设刻度线的两侧的两个所述误差刻度线之间；s5、从所述固定孔上将所述补片按压于所述铺贴区域，取出所述补片铺贴定位结构，将位于所述固定孔外的所述补片按压于所述铺贴区域；s6、重复s2-s5以在所述铺贴区域上铺贴其他所述补片。
16.本发明的有益效果为：根据本发明的补片铺贴定位结构，由于能够通过水平刻度线、预设刻度线和误差刻度线确保补片的纤维方向在铺贴区域上的角度与补片的预设铺层角之间的误差在可接受范围内，能够通过定位部以使补片的形心位于铺贴区域的坐标系的原点上，从而确保补片能够准确的对铺贴区域进行补贴，透光本体能够在补片定位完成且固定于铺贴区域上后从补片与铺贴区域之间抽出，使透光本体能够重复多次利用。因此本实施例的补片铺贴定位结构能够对补片的角度和位置起到快速可靠的测量定位效果，操作简单方便，具有较好的周转使用率，能够有效提高补片在铺贴区域上的胶接修理效果，提高了补片的铺贴效率和铺贴准确度。
17.本发明的另一个有益效果为：由于采用了前文所述的补片铺贴定位结构，能够提高补片的铺贴效率和铺贴质量，提高补片对铺贴区域的修补效果。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.图1是本发明具体实施方式提供的补片铺贴定位结构的结构示意图；
20.图2是本发明具体实施方式提供的补片、铺贴区域的结构示意图。
21.附图标记
22.1、透光本体；2、水平刻度线；3、预设刻度线；4、定位点；5、误差刻度线；6、定位部；61、定位线；62、圆环线；7、固定孔；
23.8、补片；9、铺贴区域；10、待修理块。
具体实施方式
24.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
25.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
28.下面参考图1-图2描述本发明实施例的补片铺贴定位结构的具体结构。
29.如图1-图2所示，图1公开了一种补片铺贴定位结构，其包括透光本体1、水平刻度线2、预设刻度线3、误差刻度线5和定位部6。水平刻度线2设在透光本体1上。预设刻度线3设在透光本体1上，预设刻度线3为多个，多个预设刻度线3与水平刻度线2相交于定位点4，预设刻度线3与水平刻度线2之间的夹角为预设夹角，多个预设夹角各不相同。水平刻度线2和多个预设刻度线3的两侧均设有一个误差刻度线5，误差刻度线5穿过定位点4，误差刻度线5与预设刻度线3和水平刻度线2之间的夹角为误差角度。定位部6用于定位补片8，定位部6为多个，多个定位部6在透光本体1的径向上间隔设置，补片8的外周面在透光本体1上的投影位于一个定位部6上时，补片8的形心与定位点4重合。其中，当补片8的形心与定位点4重合时，补片8的一部分位于透光本体1的外侧。
30.可以理解的是，由于水平刻度线2、预设刻度线3、误差刻度线5和定位部6均设置于透光本体1上，透光本体1具有较好的透光性，使补片铺贴定位结构安装于铺贴区域9时能够透过透光本体1准确地观察到定位点4在铺贴区域9上的位置，从而有利于将补片铺贴定位结构准确地安装在铺贴区域9上。水平刻度线2能够作为多个预设刻度线3的参考刻度线使用，同时能够与铺贴区域9上的坐标系对齐，这样将补片8放置于透光本体1上时，能够根据补片8上的纤维方向与预设刻度线3之间的关系快速确定补片8的纤维方向在铺贴区域9的
坐标系上的角度，从而有利于操作人员在铺贴补片8时对补片8的实际铺层角进行准确的定位，能够最大程度下保证补片8的实际铺层角与补片8的预设铺层角接近。误差刻度线5的设置能够使补片8设置于透光本体1上时，使补片8的实际铺层角位于预设刻度线3的误差范围内，即位于预设铺层角的误差范围内，既能准确判断补片8的实际铺层角与预设铺层角之间的误差，也能够便于操作人员对补片8进行位置调整，以最大限度的降低补片8在铺贴区域9上时补片8的实际铺层角与补片8的预设铺层角之间的误差。由于补片铺贴定位结构安装在铺贴区域9上时，能够通过调整水平刻度线2和预设刻度线3与铺贴区域9上的坐标系之间的位置关系，以使定位点4与铺贴区域9的坐标系的原点一致，同时定位部6能够确保补片8设置于透光本体1上时补片8的形心与定位点4一致，从而能够通过调整补片8的外周面与定位部6的位置关系，以使补片8的形心与铺贴区域9的原点一致，即能够通过补片8在透光本体1上的位置确保补片8在铺贴区域9上位于准确的铺贴位置上。此外，由于补片8位于准确的铺贴位置上时，补片8的一部分位于透光本体1的外侧，使操作人员能够通过透光本体1的外侧的补片8将补片8固定于铺贴区域9上，此时补片8与铺贴区域9之间难以出现相对位移，操作人员能够再将透光本体1抽出，以重复利用补片铺贴定位结构，而原本位于透光本体1上的补片8则能够在透光本体1抽出后固定于铺贴区域9上，即完成了补片8在铺贴区域9上的准确安装。
31.根据本实施例的补片铺贴定位结构，由于能够通过水平刻度线2、预设刻度线3和误差刻度线5确保补片8的纤维方向在铺贴区域9上的角度与补片8的预设铺层角之间的误差在可接受范围内，能够通过定位部6以使补片8的形心位于铺贴区域9的坐标系的原点上，从而确保补片8能够准确的对铺贴区域9进行补贴，透光本体1能够在补片8定位完成且固定于铺贴区域9上后从补片8与铺贴区域9之间抽出，使透光本体1能够重复多次利用。因此本实施例的补片铺贴定位结构能够对补片8的角度和位置起到快速可靠的测量定位效果，操作简单方便，具有较好的周转使用率，能够有效提高补片8在铺贴区域9上的胶接修理效果，提高了补片8的铺贴效率和铺贴准确度。
32.在一些可选的实施例中，透光本体1由透明或半透明的塑料材质制备而成。当然，在本发明的其他实施例中，透光本体1也能够由其他具有透光性的材料制备而成，无需进行具体限定。
33.在一些实施例中，补片铺贴定位结构还包括多个放射刻度线(未图示)，多个放射刻度线的顶点均位于定位点4上，相邻的两个放射刻度线之间的夹角不大于误差角度。
34.需要说明的是，补片8的铺层角在实际使用过程中通常仅会选取部分固定数值，因此能够将多个预设夹角均设置为常规铺层角，能够便于操作人员观察和使用补片铺贴定位结构，并提高补片8的铺贴效率。可以理解的是，在部分使用场合中，补片8的纤维方向在铺贴区域9的坐标系上的角度存在选取非常规铺层角的可能性，本实施例的多个放射刻度线能够便于操作人员在铺层角设置为非常规数值时对补片8的铺设角度进行定位，多个放射刻度线均位于水平刻度线2的下方能够防止放射刻度线干扰设置为常规铺层角的预设刻度线3的使用。相邻的两个放射刻度线之间的夹角不大于误差角度能够便于操作人员在定位补片8的纤维方向时确定补片8的实际铺层角与预设铺层角之间的误差，并且无需额外设置位于水平刻度线2的上方的误差刻度线5。根据本实施例的补片铺贴定位结构，由于具有多个放射刻度线，能够提高补片铺贴定位结构在实际使用过程中的适用范围。
35.在一些实施例中，如图1和图2所示，预设夹角的数值为预设刻度线3与水平刻度线2之间的锐角，位于从水平刻度线2沿逆时针方向旋转的路径上的预设刻度线3的预设夹角为正数，位于从水平刻度线2沿顺时针方向旋转的路径上的预设刻度线3的预设夹角为负数。
36.需要说明的是，在复合材料中，铺层中纵向或经向纤维与参考坐标系x轴之间的夹角为铺层角，且铺层角由参考坐标系x轴量起，并以逆时针方向为正。可以理解的是，在本发明的实施例中，参考坐标系即为铺贴区域9上的坐标系，由于在透光本体1的实际安装过程中通常将水平刻度线2与铺贴区域9上的坐标系的x轴对齐，并通过其他预设刻度线3与铺贴区域9坐标系上的其他轴对齐以实现定位点4和铺贴区域9坐标系的原点的重合，因此，将位于透光本体1上的预设刻度线3的数值根据铺层角的定义进行限定，能够便于操作人员将透光本体1安装于铺贴区域9上，并将补片8安装于透光本体1上后快速读取补片8的纤维方向的夹角，从而确定补片8的实际铺层角，有利于操作人员快速将实际铺层角与预设铺层角进行对比，并确定实际铺层角的误差，能提高补片8的安放和调整效率，从而提高补片8在铺贴区域9上的铺贴效率。
37.在一些实施例中，如图1和图2所示，预设夹角包括30
°
、45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、-75
°
、-60
°
、-45
°
或-30
°
。
38.可以理解的是，由于补片8实际铺贴过程中的常规铺层角包括上述角度，因此在透光本体1上设置上述预设夹角的预设刻度线3，既能提高补片铺贴定位结构的加工效率，还能够避免预设刻度线3过多，从而提高操作人员的读数效率，进而提高补片8在铺贴区域9上的铺贴效率。当然，在本发明的其他实施例中，预设夹角也能够根据实际需求进行确定，无需进行具体限定。
39.在一些实施例中，如图1和图2所示，定位部6包括多个定位线61，水平刻度线2和预设刻度线3上均设有多个定位线61，相邻的两个定位线61之间的间距不大于1mm。
40.可以理解的是，通过在水平刻度线2和预设刻度线3上设置多个定位线61，能够通过预先测量补片8的外周面的若干个不同点与补片8形心之间的距离，并使补片8安装于透光本体1上时，补片8外周面上的若干个不同点在水平刻度线2或预设刻度线3上的距离为测量距离，即可实现补片8形心与定位点4以及铺贴区域9坐标的原点的重合，确保补片8在透光本体1以及铺贴区域9上的位置的可靠性。需要说明的是，在本实施例中，补片8的截面形状既可以是轴对称形状，也可以是不规则的异形形状，通过测量对比的方式能够确保具有不同形状的补片8的准确安装，从而提高补片铺贴定位结构的适用范围。
41.在一些具体的实施例中，如图1和图2所示，补片8截面为圆形，定位部6还包括多个具有不同半径的圆环线62。可以理解的是，在实际补片8的实际铺贴过程中，补片8通常设置为轴对称形状，尤其以圆形为多数，因此定位部6还包括多个具有不同半径的圆环线62，既能够便于将补片8快速安装于透光本体1上，也能够便于在补片8安装于透光本体1上后，再对补片8的纤维方向进行调整，以使补片8的实际铺层角位于预设铺层角的误差范围内，同时由于补片8为圆形，使补片8在调整纤维方向过程中也能够确保圆心位于定位点4上，从而提高了补片8的定位安装效率。
42.在一些具体的实施例中，相邻的两个定位线61之间的间距为1mm，能够便于操作人员的观察测量。
43.在一些实施例中，如图1和图2所示，补片铺贴定位结构还包括固定孔7，固定孔7设在透光本体1上，固定孔7与定位点4间隔设置。
44.可以理解的是，固定孔7的设置能够较为便利的实现补片8的形心与定位点4重合时，补片8的一部分位于透光本体1的外侧，补片8的一部分位于固定孔7上时即实现了补片8的一部分位于透光本体1的外侧，从而提高了补片8的安装效率以及透光本体1的抽出效率，有利于提高操作人员的使用体验。同时固定孔7与定位点4间隔设置能够确保固定孔7不会影响到定位点4对补片8和透光本体1的安装定位效果。
45.在一些实施例中，如图1所示，固定孔7为扇形，扇形的顶点位于定位点4上，扇形位于水平刻度线2下方。
46.可以理解的是，固定孔7设置为扇形能够在降低对预设刻度线3的影响的前提下较大的提高固定孔7的尺寸，能够提高补片8在透光本体1抽出前在铺贴区域9上的固定效果。
47.当然，在本发明的其他实施例中，固定孔7也能够设置于透光本体1的周缘上，固定孔7的具体设置位置能够根据实际需求进行确定，在此无需进行具体限定。
48.在一些实施例中，如图1所示，扇形的半径和与其相邻的水平刻度线2之间的夹角不小于45
°
。
49.可以理解的是，通过上述结构设置，能够确保预设角度为45
°
以及-45
°
的预设刻度线3不会被固定孔7所影响，从而提高操作人员使用补片铺贴定位结构时使用体验。
50.在一些实施例中，透光本体1为柔性件。
51.可以理解的是，通过上述结构设置能够确保透光本体1能够安装在具有较大曲率的铺贴区域9上，从而提高补片铺贴定位结构的适用范围，使该补片铺贴定位结构在具有较高曲率的铺贴区域9也能够对补片8的位置起到准确可靠的定位效果。示例性地，在铺贴区域9位于曲率较大的尾翼前缘时，即需要为柔性件的透光本体1对补片8进行定位，当然，柔性件的透光本体1的适用场合并不限于尾翼前缘。
52.在一些实施例中，误差角度为2
°‑6°
。
53.可以理解的是，误差角度设置为2
°‑6°
时既能便于操作人员进行调整，也能够在补片8的实际铺层角与预设铺层角之间具有误差时，补片8在铺贴区域9上也能够具有较好的铺贴效果。
54.在一些具体的实施例中，误差角度为3
°
或5
°
。可以理解的是，在现有技术的研究中表明，补片8的铺层角的误差大于3
°
或5
°
时对补片8在铺贴区域9上的修理具有较大影响，因此，将误差角度设置为3
°
或5
°
能够适应于多种使用场合，从而提高补片铺贴定位结构的通用性。
55.实施例1：
56.下面参考图1-图2描述本发明一个具体实施例的补片铺贴定位结构。
57.本实施例的补片铺贴定位结构包括透光本体1、水平刻度线2、预设刻度线3、误差刻度线5、定位部6和固定孔7。
58.透光本体1为柔性件。水平刻度线2设在透光本体1上。
59.预设刻度线3设在透光本体1上，预设刻度线3为多个，多个预设刻度线3与水平刻度线2相交于定位点4，预设刻度线3与水平刻度线2之间的夹角为预设夹角，多个预设夹角各不相同。预设夹角的数值为预设刻度线3与水平刻度线2之间的锐角，位于从水平刻度线2
沿逆时针方向旋转的路径上的预设刻度线3的预设夹角为正数，位于从水平刻度线2沿顺时针方向旋转的路径上的预设刻度线3的预设夹角为负数。预设夹角包括30
°
、45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、-75
°
、-60
°
、-45
°
或-30
°
。
60.水平刻度线2和多个预设刻度线3的两侧均设有一个误差刻度线5，误差刻度线5穿过定位点4，误差刻度线5与预设刻度线3和水平刻度线2之间的夹角为误差角度。误差角度为3
°
或5
°
。
61.定位部6用于定位补片8，定位部6为多个，多个定位部6在透光本体1的径向上间隔设置，补片8的外周面在透光本体1上的投影位于一个定位部6上时，补片8的形心与定位点4重合。其中，当补片8的形心与定位点4重合时，补片8的一部分位于透光本体1的外侧。定位部6包括多个定位线61，水平刻度线2和预设刻度线3上均设有多个定位线61，相邻的两个定位线61之间的间距不大于1mm。定位部6还包括多个具有不同半径的圆环线62。
62.固定孔7设在透光本体1上，固定孔7与定位点4间隔设置。固定孔7为扇形，扇形的顶点位于定位点4上，扇形位于水平刻度线2下方。扇形的半径和与其相邻的水平刻度线2之间的夹角不小于45
°
。
63.实施例2：
64.下面描述本发明一个具体实施例的补片铺贴定位结构。
65.本实施例的补片铺贴定位结构与实施例1的结构大体相同，在此仅对二者的不同之处做出描述，本实施例与实施例1相同的结构在此不再赘述。
66.本实施例的补片铺贴定位结构还包括多个放射刻度线，多个放射刻度线均位于水平刻度线2的下方，多个放射刻度线的顶点均位于定位点4上，相邻的两个放射刻度线之间的夹角不大于误差角度。
67.一种补片铺贴定位方法，补片铺贴定位方法采用前文所述的补片铺贴定位结构，补片铺贴定位方法包括：
68.第一步、在待修理块10的铺贴区域9外设置坐标系，并使坐标系的原点与铺贴区域9的中心点重合；
69.第二步、将补片铺贴定位结构设置于铺贴区域9上，使水平刻度线2与坐标系的x轴重合，定位点4与坐标系的原点重合，使用固定结构将补片铺贴定位结构临时固定于待修理块10上；
70.第三步、将补片8设置于补片铺贴定位结构上，使补片8的外周面在透光本体1上的投影位于一个定位部6上；
71.第四步、使补片8的纤维方向位于具有与补片8的铺层角相同的预设夹角的预设刻度线3的两侧的两个误差刻度线5之间；
72.第五步、从固定孔7上将补片8按压于铺贴区域9，取出补片铺贴定位结构，将位于固定孔7外的补片8按压于铺贴区域9；
73.第六步、重复第二步至第五步以在铺贴区域9上铺贴其他补片8。
74.根据本发明实施例的补片铺贴定位方法，由于采用了前文所述的补片铺贴定位结构，能够提高补片8的铺贴效率和铺贴质量，提高补片8对铺贴区域9的修补效果。
75.需要说明的是，在第一步中，于待修理块10的铺贴区域9的外侧设置坐标系时，也能够预先将补片8设置于铺贴区域9上，并将坐标系的一部分绘制于补片8的薄膜上，贴补完
成后将薄膜撕去即可，能够更好的有利于补片铺贴定位结构对补片8的定位。此外，在本发明的实施例中，图2中的待修理块10仅是为了便于描述铺贴区域9的内外区域的示意图，并非用于限定本发明实施例中的待修理块10，根据实际所需修理的结构的差异，待修理块10能够具有多种不同的形状和尺寸。
76.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。