自动铺带技术研究现状

合集下载

大型复合材料筒形结构自动铺带技术

大型复合材料筒形结构自动铺带技术

·新材料新工艺·收稿日期:2010-09-06作者简介:张蕾,1982年出生,硕士,主要从事复合材料成型技术研究。

E -mail :vanbud@eyou.com大型复合材料筒形结构自动铺带技术张蕾王俊锋刘伟熊艳丽范佳(航天材料及工艺研究所,北京100076)文摘采用国产T300/605热熔法预浸料,对大型复合材料筒形结构自动铺带技术进行了研究。

通过对自动铺带角度的工艺优化,铺带角度进行微调,实现了复合材料筒形结构的满覆盖铺放。

在此基础上进行了大型复合材料筒形结构的自动铺带工艺试验,对自动铺带工艺试验件进行无损检测及取样性能测试。

结果表明:预浸料铺覆性良好,自动铺带成型的预浸带间隙或重叠≤1mm ,铺带角度与理论铺带角度偏差≤0.2ʎ。

试验件成型质量良好,自动铺带技术可以满足大型复合材料结构高质量成型需求。

关键词自动铺带,筒形结构,复合材料Automated Tape Placement in Large Composite Cylinder StructureZhang LeiWang JunfengLiu WeiXiong YanliFan Jia(Aerospace Research Institute of Materials &Processing Technology ,Beijing 100076)Abstract Automated tape placement in large cylinder structure was studied with domestic T300/605melting preparedprepreg.The ply angle was optimized to achieve the full-scale laying in large cylinder structure ,which would avoid the gap or overlaps.On the basis of the optimization ,the process experiment of large cylinder structure with automated tape placement was carried out and the result indicated that the adhesion of the prepreg tape was fit for automated tape placement.The gap or over-lap between the tapes were less than 1mm and the error of ply angle was less than 0.2ʎ.Nondestructive testing of the composite cylinder and test of mechanical and physical performance was carried out.The result showed that the property of the compositecylinder was eligible ,which indicated that automated tape placement satisfied the moulding of the large cylinder structure.Key words Automated tape placement ,Cylinder structure ,Composite 0引言自动铺带技术起源于20世纪60年代,第一台计算机全自动控制铺带机由General Dynamics 公司和Conrac 公司合作完成,用于铺放飞机的复合材料机翼部件[1]。

复合材料自动铺带技术研究(Ⅰ)——“自然路径”特性分析及算法

复合材料自动铺带技术研究(Ⅰ)——“自然路径”特性分析及算法

径’ 在其展开曲面上是一条直线 ”但未给予证明。 , 曲面 “ 自然路径 ” 的构 造与分 析是 自动铺 带 C D A
“ 自然路 径” 的特征建 立 了可 展面上 “自然路 径 ” 的数 学模 型 ; 明 了可展 曲 面上 “自然 路 径 ” 测 地 线 的 证 与
件, 如翼面、 壁板等 , 现已成为发达 国家复合材料构件 软 件算 法 的核心之 一 。本文 根据 微分几何 理论 , 按照
连续纤 维层合 复合材料 具有 可设计 、 设计 制造一
体化和结构功能一体化的优点 , 是高性能复合材料的
主要形式 之一。 制造 过程包 括三个 阶段 : 纤维 和树 用
脂制备的单向预浸布/ ; 带 根据铺层设计要求剪裁 , 并 逐层铺叠到模具表面 ; 固化成型。其中铺叠过程是保 证材料性能、 提高生产效率和降低制造成本的重要环 节 , 叠 自动 化是 复 合 材 料 制 造 技 术 的重 要 发 展 方 铺 向。如预浸布数控 自动剪裁 、 激光辅助定位铺叠、 自 动铺带技术等。自动铺带主要用于铺放小曲率大构
的典 型制造技 术 , 于 哥伦 比亚 号 航 天 飞机 1 . 用 82m
计算“ 然路径” 自 虽有专利报道
并已经形成商品
软件 , FB R I 软 件 、 C A A H 软 件 模 块 如 IE SM A R PT 等 , 于“ 但对 自然路径 ” 内涵 、 学 模型 及特 性 分析 的 数 少 有报 道 , 然文 献 [ 指 出“ 于 单 曲 面 , 自然 路 虽 4] 对 ‘
dvl e , nw i e o t l o t aei ue dut e t o t f rpe p Oa eraei l a ee p d i hc nw c n o p i s r n cdt ajs c n r i e rgt eS s od ces sg b o h r n d o e p n op a t t ol

自动铺带技术对复合材料构件冲击性能的影响研究

自动铺带技术对复合材料构件冲击性能的影响研究

自动铺带技术对复合材料构件冲击性能的影响研究引言:随着新材料和新技术的不断发展,复合材料作为一种重要的材料在工程领域得到广泛应用。

在复合材料的制造过程中,自动铺带技术被广泛采用,它可以提高构件的生产效率、降低生产成本,并且具有良好的一致性。

然而,复合材料构件在使用过程中可能会受到冲击力的作用,因此了解自动铺带技术对复合材料构件冲击性能的影响对于提高构件的安全性和可靠性至关重要。

一、自动铺带技术的原理和应用自动铺带技术是一种常用于复合材料制造的机器化制造过程,它通过机器自动铺设纤维增强材料和树脂基体,形成复合材料的构件。

该技术可以实现高精度、高效率的复合材料构件制造,广泛应用于航空航天、汽车等领域。

二、复合材料构件的冲击性能复合材料构件在使用过程中常常会受到冲击力的作用,如撞击、碰撞等。

因此,了解复合材料构件的冲击性能对于确保构件的安全性具有重要意义。

冲击性能通常可以通过冲击试验来评估,常见的指标包括冲击强度、冲击吸收能力和破坏形态等。

三、自动铺带技术对复合材料冲击性能的影响3.1 材料选择自动铺带技术相比传统制造方法具有更高的生产效率,可以用于制造更大尺寸、更复杂形状的构件,因此可以选择适合冲击性能要求的材料。

例如,碳纤维复合材料具有较高的冲击强度和抗冲击破坏能力,适合用于要求较高冲击性能的构件。

3.2 材料排列方式自动铺带技术可以实现不同的纤维排列方式,如单向、双向和多向等。

纤维的排列方式对复合材料的冲击性能有着重要影响。

例如,单向纤维的构件在冲击作用下容易发生纤维断裂,而多向纤维排列可以提高冲击强度和吸能能力。

3.3 树脂基体的选择和浸润情况树脂基体的性能和浸润情况对复合材料的冲击性能也有显著影响。

自动铺带技术可以实现树脂基体的均匀浸润,从而提高复合材料的冲击性能。

同时,选择合适的树脂基体也可以提高构件的抗冲击破坏能力。

3.4 孔隙率和纤维体积分数复合材料构件的孔隙率和纤维体积分数也会对冲击性能产生影响。

高端自动铺带机-铺丝机(ATL-AFP)的最新发展

高端自动铺带机-铺丝机(ATL-AFP)的最新发展

高端自动铺带机/铺丝机(ATL/AFP)的最新发展作者:北京航空制造工程研究所林胜来源:雅式工业专网/art_37256.html高端自动铺带机/自动铺丝机(ATL/AFP)已成为现代大型飞机制造的关键设备。

最近几年在其得到持续快速发展与更广泛工业应用的过程中,涌现出新的技术概念,一批新型ATL/AFP机床得以面世。

本文将聚焦高端ATL/AFP机床的最新发展趋势。

自动铺带机/自动铺丝机ATL/AFP的发展具有高强度低密度特性的复合材料(Composites,下文简称复材)取代传统铝合金材在现代大型飞机结构件设计制造中得到了广泛应用,并已渐成为现代大型飞机的主结构用材。

如波音787“梦想” 大型客机和空客A350 XWB宽体客机复材用材重量比都已超过了50%。

这种趋势仍在持续发展,据预测到2015-2020 年将达70%-80%。

一些具有创新性的全复材或准全复材机身构件的无人机、直升机和商务机已研制成功,釆用复材作为主结构件的飞机时代已经来临。

在现代大型飞机批量生产中,用於复材整体构件制造的自动铺带机ATL/自动铺丝机AFP则成为关键设备。

20世纪90年代末本世纪初(2001年)前,基本上仅有美国Cincinnati机床公司和Ingersoll公司能向航空飞机制造业提供大型ATL/AFP机床,美国ADC(Automated Dynamics Corp.)公司能够提供AFP机床。

最近10多年来,航空飞机制造业对自动化复材构件制造技术的迫切需求推动了ATL/AFP机床得到长足发展和更广泛工业应用。

但是和金切数控机床相比,能向航空飞机制造业提供ATL/AFP机床的制造商仍然极为有限。

最近3~5年,一些复材构件铺放设备制造商推出了一些具有创新性的ATL/AFP机床,提出了一些新技术概念,推动着ATL/AFP机床持续发展与进步。

ATL/AFP机床这种发展新趋势在技术层面上看,主要表现为:高速/高生产率铺放机床;多铺放头集成复合铺放机床;热塑性纤维铺放机床;商用机器人平台铺放机床;ATL-AFP混合铺放机床;多机铺放生产环境。

复合材料自动铺丝技术研究进展

复合材料自动铺丝技术研究进展

复合材料自动铺丝技术研究进展The Research Progress of Automated Fiber Placement Technology for Composites摘要:复合材料自动铺丝技术是在航空航天工业发展起来的一种“低成本,高性能”的先进复合材料自动化制造技术。

自动铺丝技术在降低复合材料构件制造成本,提高生产效率和构件性能等方面具有极大的潜力,得到工业发达国家的高度重视。

本文对自动铺丝的原理、特点、CAD/CAM核心技术以及自动铺丝技术的国内外发展历程与应用进行了全面的介绍,最后展望了自动铺丝的发展前景。

关键词:复合材料,自动铺丝,CAD/CAMAbstract:Automated Fiber Placement is a sort of automated manufacture technology which was raised first at the field of aeronautics and astronautics, and through it, thelow-cost and high-quality advanced composite material can be produced. Automated Fiber Placement has great potential in reducing manufacturing costs, improving efficiency and function, gaining much attention of industrial development countries. In this paper, the principle and characteristic of Automated Fiber Placement, the core technology of CAD/CAM, the domestic and foreign development process and application of Automated Fiber Placement is fully discussed. Finally, the development outlook of Automated Fiber Placement is prospected.Key words: composite materials, Automated Fiber Placement, CAD/CAM1.引言复合材料是指由两种或两种以上具有不同物理、化学性质的材料,以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次,经过复杂的空间组合而形成的一种多相固体材料[1]。

自动铺带技术在复合材料制造中的应用探索

自动铺带技术在复合材料制造中的应用探索

自动铺带技术在复合材料制造中的应用探索自动铺带技术是一种现代化的复合材料制造方法,通过利用机器人或自动化设备来将预浸料或干型纤维材料连续地铺放在模具上,进而实现复合材料的制造。

这种技术相比传统的手工铺带,具有更高的生产效率、更好的一致性和更高的品质控制。

本文将探讨自动铺带技术在复合材料制造中的应用,并分析其优势和潜在的挑战。

一、自动铺带技术的优势1.提高生产效率:自动铺带技术利用机器人或自动化设备代替人工操作,能够大幅提高生产效率。

在传统的手工铺带中,工人需要一遍遍地将铺带逐一放置,而自动铺带技术可以连续不断地进行铺带,大大减少了制造时间。

2.保证产品一致性:自动铺带技术能够精确地控制铺带的速度、压力和纤维摆放方向,保证每一块复合材料的质量一致性。

而手工操作容易受到工人技术水平和疲劳程度的影响,导致产品质量的波动。

3.提高产品质量:自动铺带技术可以实现更精确、更均匀地铺放纤维材料,避免了手工操作中可能出现的误差。

同时,自动铺带技术还能控制纤维材料的厚度和纤维摆放的角度,使得复合材料具有更好的力学性能和表面质量。

二、自动铺带技术在复合材料制造中的应用1.航空航天领域:复合材料在航空航天领域具有广泛的应用前景,而自动铺带技术可以大幅提高复合材料的制造效率和产品质量。

通过自动铺带技术,可以制造出轻质、高强度的航空航天结构件,满足航空航天工业对材料性能和质量控制的高要求。

2.汽车工业:自动铺带技术在汽车工业中有着广泛的应用。

通过在汽车零部件中使用复合材料,可以实现车身的轻量化,并提高汽车的燃油效率。

自动铺带技术可以大幅提高复合材料零部件的制造效率,满足汽车工业对大规模生产和高品质产品的需求。

3.建筑领域:自动铺带技术也可以应用于建筑领域的复合材料制造。

复合材料在建筑领域有着广泛的应用前景,可以用于制造建筑结构件、装饰材料等。

自动铺带技术可以提高建筑材料的生产效率,同时保证产品的一致性和质量,满足建筑行业对快速和高质量产品的需求。

沥青路面智能压实与智能摊铺技术的发展现状与展望

沥青路面智能压实与智能摊铺技术的发展现状与展望

沥青路面智能压实与智能摊铺技术的发展现状与展望摘要:本文介绍了智能压实与智能摊铺技术,与传统沥青路面的控制方法相比,3D智能摊铺技术依托于Topcon-mmGPS数字化摊铺自动控制系统,主要包括测量系统和摊铺自动控制系统;智能压实技术(IC)是一种可以实时控制压实质量(CQ)的有效新技术,其配备了全球导航卫星系统(GNSS)、加速度计测量系统以及可以实时监测和控制压实的车载彩色显示器。

本文针对国内外智能压实与智能摊铺技术的研究现状,分析其优缺点,智能压实与智能摊铺技术的不同方法以及对智能路面技术的未来展望。

关键词:智能压实(IC);智能摊铺;压实质量(CQ);智能压实指标(ICMV);压实参数基金:四川省交通运输科技项目(2022-ZL-02);四川省自然科学基金(2022NSFSC0437)11智能压实技术压实是道路建设施工中最重要的部分之一,压实的质量将直接影响到材料的性能发挥,从而影响沥青路面的稳定性、强度和抗疲劳性。

而传统压实机及其质量控制程序可能导致压实过程中材料密度的不均匀,且压实后期进行的压实质量评估智能对有限个点进行手动检测,并且使用的采样方法对路面具有破坏性,影响后期使用性能,这是传统压实方法导致路面寿命低的主要原则之一。

而智能压实技术(IC)可以通过实时调整压实过程,立即识别不良点,可以有效克服传统压实过程存在的一些不足。

1.1智能压实技术的历史智能压实技术(IC)最早由瑞典的Heinz Thumer于1974开始研究,并将IC技术概念运用于研究土壤的压实特性,并进一步发展,在1975年提出了智能压实指标(ICMV),在其Geodynamik研究中首次引入了压实指标(CMV),压实指标使用谐波比,即振动轮动态响应信号分解得到的一次谐波与基波的比值,并将压实指标作为几项研究的主要刚度值参数,1980年后,各个厂商也开始基于不同的测试参数开发自己的CMVs。

2000年,Swanson等人申请了名为“压实材料密度测量和压实跟踪系统”的专利,该专利引入了全球定位系统以测量热混合沥青(HMA)的压实密度,为如今的智能压实技术提供了基本概念[1]。

摊铺机发展现状试析论文

摊铺机发展现状试析论文

摊铺机发展现状试析论文
随着城市建设和公路建设的不断发展,摊铺机的需求越来越大,摊铺机的技术不断升级,迎合市场需求,实现了快速、高效的摊铺,不断促进经济发展。

一、摊铺机的发展历史
早期的道路建设更多的是手工操作,生产效率和质量都不高,道路建设成本也很高。

20世纪50年代,随着工业大生产
的需求,摊铺机开始被引入到道路建设中,这极大地提高了工作效率,并且降低了成本。

二、摊铺机的发展现状
(一)运动形式不断升级
早期的摊铺机一般采用液压传动,后来又有了半自动和全自动的控制系统。

(二)摊铺机的结构创新
近年来,越来越多的新材料开始被应用在摊铺机的结构中,这些新材料具有良好的韧性和抗腐蚀性能,对于提高摊铺机的寿命和使用效果具有积极的作用。

(三)智能化水平提升
现在的摊铺机拥有许多先进的传感器和控制系统,可以自动控制操作,不仅能提高安全性,而且还能保证道路的平整度和质量。

三、摊铺机的市场前景
随着国家新基建的相关政策的实施,摊铺机的需求量会进一步增加。

随着城市化进程的加速,路面的建设和维护需求也将会愈加迫切,摊铺机的发展前景可谓光明。

四、经济效益
由于摊铺机的使用效率更高,因此在工程建设中可以降低人员成本和提高生产效益,从而对国家经济发展和社会发展都具有积极的推动作用。

五、创新开发
随着技术的不断提高和道路建设的需求增加,摊铺机的开发可谓是前途无限。

在功能升级和结构创新方面,摊铺机可以根据市场需求进行创新开发,提高市场竞争力,获得更大的市场份额。

总之,摊铺机经过多年的发展,它具有更高的市场需求和更大的市场潜力,让我们共同期待未来摊铺机市场的发展和进步。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

自动铺带技术研究现状From: /art_33753.html在航空航天领域,面对较高的燃油价格和越来越严格的污染物排放标准,复合材料轻质、高强度的优势,能使航空航天器减重,在构件结构轻量化进程中发挥着突出的作用。

先进复合材料用于航空航天结构上,可相应减重20%~30%,美国 NASA的Langley研究中心在航空航天用先进复合材料的发展报告中指出,复合材料机翼机身和气动剪裁技术可相应减重24.3%,且相对于其他减重措施,减重效果最为明显。

目前,复合材料在飞机上的用量日益增多,其应用范围也从次承力结构(舱门、整流罩、安定面等)扩展到主承力结构(机翼、机身等),结构重量比已达到50%。

复合材料在A380、波音787、A350、A400M的大规模应用使复合材料在航空领域展现再度“起飞”的态势,而国内大型飞机研制重大科技专项的立项必将加快国内飞机结构复合材料化的进程,促进国内复合材料产业的跨越式发展。

复合材料低成本制造技术是目前国际复合材料技术领域的核心问题之一,包括材料技术低成本、设计技术低成本和制造技术低成本;涉及多种复合材料成型技术,如缠绕成型、自动铺放成型(铺带、铺丝)、拉挤、编织、缝合和RTM等等。

自1985年至今,降低成本的结构设计/材料/制造一体化技术和成形工艺技术一直是复合材料低成本制造技术的研究重点,而自动化成型技术是将结构设计、材料和制造连为一体的纽带和桥梁,实现CAD/CAM/CAE技术在复合材料制造领域的应用和发展,并为复合材料构件制造系统的整体优化奠定了基础。

在复合材料成型过程中采用自动化技术,不仅大大提高了复合材料构件的生产效率,降低了生产成本,而且通过对成型工艺参数和技术指标的精确控制,极大提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性。

自动铺带技术是复合材料成型自动化的典型代表,集机电装备技术、CAD/CAM软件技术和材料工艺技术于一体,包括自动铺放装备技术、预浸料切割技术、铺放CAD/CAM技术、自动铺放工艺技术、铺放质量监控、模具技术、成本分析等。

其具有高效、高质量、高可靠性、低成本的特点,特别适合大尺寸和复杂构件的制造,减少了拼装零件的数目,节约了制造和装配成本,并极大地降低了材料的废品率和制造工时。

自动铺带技术及其发展自动铺带技术是集预浸带剪裁、定位、铺叠、压实等功能于一体,且具有控温和质量检测功能的复合材料集成化数控成型技术,能够在一定范围内替代原有手工成型中的复合材料自动剪裁下料系统和铺层激光定位系统等设备。

自动铺带采用压实机构(压辊或压靴)提供成型压力,摆脱了缠绕成型线型轨迹的限制(不架桥、周期性)。

20世纪60年代中期,复合材料自动化成型技术开始涌现,美国率先在先进复合材料制造领域开发自动铺带技术,并实现从人工辅助铺带到全自动铺带的转型。

第一台全数控龙门式自动铺带机是在美国空军的航空材料实验室的资助下成功研制的,曾用于制造 F-16战斗机的复合材料机翼部件。

70年代末期至80年代初,第一批商业生产的自动铺带机(平面、曲面)推出,并用于军用轰炸机B-1、B-2的飞机部件制作;80年代以后,自动铺带技术开始广泛应用于商业飞机的制造领域;同期,美国航空制造商将自动铺带技术广泛应用于其他项目,主要包括:F-22战斗机(机翼)、Boeing777民用飞机(全复合材料尾翼、水平和垂直安定面蒙皮)和军用C-17运输机(水平安定面蒙皮)、V-22(旋翼蒙皮)等。

欧洲复合材料铺带成型的产品含有机翼蒙皮、尾翼、翼梁、增强肋等,主要包括空客A330/A340(水平安定面蒙皮)、A340-500/600(尾翼蒙皮)和A380(安定面蒙皮、中央翼盒)等。

自动铺带技术经过90年代的蓬勃发展,在成型设备、软件开发、铺放工艺和原材料标准化等方面得以深入发展,软件界面更加友好,铺放效率和可靠性更高。

2006年以后,欧美将自动铺带技术应用于Boeing787(中央翼盒、主翼蒙皮、尾翼)、A400M(机翼、翼梁)、A350XWB(机翼、蒙皮、中央翼盒)等型号飞机。

经过几十年的发展,铺带技术在大型运输机、轰炸机和商业飞机上的应用不断增加,自动铺带机装备技术也日益完善。

目前,自动铺带机已发展到第五代产品。

带有双超声波切刀切割系统和在线检测系统的10轴铺带机已经成为自动铺带系统的标准配置,铺带成型质量显著提高,铺带效率已是手工铺叠的数十倍。

多铺放头铺带机(Boeing)和针对特定构件的专用铺带机(Boeing)是美国自动铺带机的重点研究方向;双头两步铺带(Forest-line)、多带平行铺放(M-Torres)和超声切割复合化(M-Torres)是欧洲铺带机制造商的开发重点。

自动铺带机及其控制系统复合材料自动铺带成型技术与复合材料其他自动化成型技术(拉挤、缠绕、模压、RTM等)不同,其成型设备需要具备更高的控制精度和控制功能要求:机床加工精度相对于其他复合材料自动化设备较高、运行更平稳、数控系统多轴插补和多I/O控制点、成型压力、成型温度控制。

以典型的10轴自动铺带机为例,其中5轴插补控制铺带头运动轨迹,另外5轴实现铺带头内部预浸带输送、铺放和切割等运动。

铺带头集成2类主要的运动控制系统:两套3轴切割系统与一套预浸带输送控制系统;可对预浸带进给、切割质量、成型温度、成型压力和铺带间隙等技术指标进行精确控制,并实现对预浸带质量(宽度、夹杂、缺纱等)和铺放质量(间隙或重合)的监测。

欧美各自动铺带机制造商设计并制造各种类型的铺带成型设备,并开发了相应的数控系统。

例如:美国Cincinnati公司为自动铺带设备专门开发开放式数控系统CM100,此系统易于实现12个坐标轴插补,形成连续、光滑和精确的铺放轨迹;西班牙的M-Torres公司以通用的 FANUC数控系统为平台,开发最大控制轴数为11的自动铺带数控系统Toerrslayup,其与CATIA软件系统中零件设计及产品制造等模块相结合,可完成CAD/CAM/CNC的一体化操作;法国Forest-line公司以Siemens840D 为平台开发自动铺带控制系统,也与CATIA软件中的复合材料轨迹规划模块相结合,可实现单曲、双曲等曲面的轨迹规划。

自动铺带CAD/CAM/CAE 技术作为先进复合材料典型的自动化成型技术之一,自动铺带属于增料加工,且采用高度各向异性的预浸带按设计方向逐层铺叠,故其CAD/CAM技术与普通切削加工截然不同,受到更多因素的影响。

自动铺带成型CAD/CAM技术涉及原材料选择、材料设计(单层材料设计)、产品结构与铺层设计、线型设计、工艺制度设计(成型温度、成型压力等)、运动参数计算、成型加工与检测、模具技术等多个方面。

国外在自动铺带CAD/CAM开发过程中,根据复合材料预浸带的特性,提出了“自然路径”的概念,并将其成功应用到铺带CAD/CAM软件的开发中。

美国Cincinnati公司针对自动铺带成型,以CATIA为基础开发ACRAPATH,可实现离线的模型导入、轨迹生产、后处理、仿真和代码生成等工作;西班牙M-Torres 公司也以CATIA为基础开发自动铺带CAD/CAM 软件模块,便于操作人员编程作业;法国Forest-line公司采用法国纯粹和应用数学中心CIMPA SA注册的TapeLay软件进行CAD/CAM设计,其将自动铺带的CAM软件模块集成在CATIAV5 大型工程软件中,可实现多种铺带轨迹规划线型的比较与仿真。

VISTAGY公司开发的FiberSIM软件可集成至多种大型工程软件(CATIAV4、CATIAV5、NX和Pro/ ENGINE ER)中,其TapeLaying Interface模块可调用工程软件中的铺放模型,自动生成自动铺带代码文件,并便于更正CAD模型的信息。

CGTech公司开发独立于CNC 机床环境的自动铺放编程与仿真软件VERICUT CompositeProgramming and Simulati-oneSuite,AFPT/Koelrit公司热塑性铺带系统采用C GTech公司软件解决方案,极大地缩短了其热塑性铺带系统的开发时间。

自动铺带成型工艺研究自动铺带成型以不同宽度的预浸带(75mm、150mm 和300mm)为原材料,且预浸带可采用热固性或热塑性树脂作为基体材料。

其中,热塑性铺带成型技术是目前国际上研究的重点。

在预浸带铺叠过程中,通过对预浸带铺放速度、铺放温度、铺放压力等因素的协调控制,使预浸带处于铺叠成型的工艺窗口。

国内自动铺放技术发展现状国内自动铺带技术研究起步较晚,南京航空航天大学率先开始自动铺放技术的研制;2004年起,与航空材料研究院联合开发自动铺带设备,并完成了小型铺带机的研制工作。

刘林、文立伟等开展小型自动铺带机的研制工作,并对超声切刀随动切割控制技术进行了研究;文立伟、张建宝等研发十轴自动铺带机的开放式控制系统,并对预浸带输送技术、成型压力控制技术进行研究。

胡翠玲等验证了在可展曲面上,自然路径和测地线的等价性,并构造基于曲面三角面片离散的求解格式,在此基础上研究一般曲面上自然路径的构造方式,提出了相应的算法;藏建丰等以上述研究为基础,应用柱面的沿弧长展开变换方法,具体研究柱曲面上“自然路径”的轨迹计算、压辊坐标的生成算法;渠涛、左龙彦等针对筒段开口、补强进行研究工作;还大军等研究平面自动铺带的运动轨迹规划、机器代码生成等内容;王升等针对铺放轨迹的测地线求解问题,研究曲面测地线数值解法;张振甫等针对圆锥体铺带成型的CAD/CAM进行研究工作。

在上述工作的基础上,南京航空航天大学已研制完成十轴中型自动铺带工程样机和大型筒段专用自动铺带机,并用于航空航天复合材料结构件的研制。

北京航空制造工程研究所高起点引进自动铺带头核心部件,与自有数控技术集成的大型龙门铺带机研制已接近尾声,国内已经突破自动铺带关键技术,应用技术及工程化可望在“十二五”全面实现,可以满足翼面壁板类复合材料构件的研制生产。

国内开展自动铺带技术研究的还有武汉理工大学、天津工业大学等,包括数控系统、成型机构和人机界面等进行研究工作。

结束语自动铺带成型作为典型的增料加工成型技术,其成型设备的制造技术涉及机电装备技术、CAD/ CAM软件技术和材料工艺技术等多个研究领域。

国内科技工作者在国外技术封锁、缺乏技术资源的情况下,经多年探索研究,在复合材料自动铺带机制造技术的研发工作中取得了阶段性的进展,并完成了研发成果从实验室样机到工业设备的成功转化。

但在此研究领域仍有大量的工作需要完成,如热塑性铺带技术、高能束固化、工艺性能优化和原材料体系等方向。

自动化成型技术在复合材料自动铺带技术中的成功应用,不仅体现复合材料成型自动化相对于传统成型技术的绝对优势,而且预示复合材料成型自动化是未来几十年复合材料制造技术发展的必然趋势。

相关文档
最新文档