复合材料自动铺带技术研究与应用

随着我国新型飞机项目的立项启动,复合材料用量以及大型整体构件的数量和尺寸不断增加,国内复合材料自动铺带技术得到迅速发展。目前,北京航空制造工程研究所率先完成了我国首台大型复合材料构件自动铺带机的研制,并在此基础上深入开展了自动铺带技术研究。     

自动铺带超声切割技术研究

在分析自动铺带切割技术的基础上,指出了自动铺带超声切割技术的优势;基于自动铺带工况分析,对超声切割系统的性能进行了实验研究,尤其是对其稳定性进行了分析研究;通过超声切割系统可靠性实验,获得了满足自动铺带极限工况需求的超声切割系统控制方案.     

复合材料自动铺带技术——曲面铺带CAM技术

以自行研制的10轴龙门式自动铺带机为研究对象,建立铺带机的机构数学模型,基于D-H法求解运动学问题;根据数控技术原理并结合铺带机的工作特点,制定相应的数控代码;基于Visual C++6.0平台开发了曲面铺带数控代码生成系统,具有文件读取、参数设定、指令生成等功能和友好的人机交互界面.     

复合材料自动铺带技术研究——曲面铺带轨迹算法

为满足自动铺带成型工艺要求,在自由曲面上规划预浸带轨迹。采用三角形网格划分逼近自由曲面方法,将商业CAD软件导出曲面的表面三角化数据格式（STL）文件用于曲面分析,对网格信息重构,建立点、边、面之间的关联信息。算法中应用“自然路径”原理在曲面上规划预浸带轨迹,研究了曲面边界处轨迹计算问题,提出了过三角形顶点出现“奇异性”问题的解决方法。通过在曲面上求解预浸带轨迹,证明了该算法的可行性。     

自动铺带技术在复合材料机翼蒙皮的应用

对某型机复合材料机翼蒙皮的结构、材料进行分析,制定了某型机机翼蒙皮的铺带制造工艺方案。通过精确铺放控制设计、同向铺带与交叉异向铺带设计、自动铺放与激光投影、自动下料技术配合使用,成功将铺带机技术应用于某型机复合材料机翼蒙皮的制造,制造出的机翼蒙皮,其无损检测内部质量合格,铺带间隙和表面质量满足设计要求,为铺带机技术在复合材料铺带的应用奠定了坚实的基础。     

自动铺带中红外加热技术研究

为保证复合材料预浸带始终处于适宜铺放成型的工艺窗口内,自动铺带( ATL)成型过程中需要对预浸带的铺放温度进行精确控制.为适应高速率自动铺放,需要研究新的高效加热及精确控制方法.本文提出高加热效率、高响应速率的红外辐射加热方案.通过对红外热源与预浸带能量传输过程的分析,提出了红外加热过程中各传递系数的计算方法和公式.基...     

自动铺带技术在航空复合材料制造领域的应用

目前,复合材料已经成为航空航天领域的重要材料,航空工业的复合材料时代已经来临.以波音和空客为代表的大型客机波音787和空客A350,复合材料应用比例分别已达到和超过了50％,整个机身、机翼结构几乎全部采用了碳纤维复合材料,取得了显著的经济效益.这些大尺寸复合材料构件,均采用了自动化制造技术,机身采用自动铺丝技术,机翼采用自动铺带技术.自动铺带技术在加工翼面类小曲率复合材料构件和某些梁、长桁等复合材料构件方面具有很强优势.     

复合材料自动铺带技术应用及方案示例

大飞机复合材料的应用 国外大型军用、民用飞机中复合材料构件的比重迅速增加,波音787的复合材料构件已占结构重量的50%以上,A350复合材料构件将占结构重量的52%,俄罗斯开发中的MC21,复合材料用量也将占结构重量的40%-45%,A400M军用运输机上复合材料用量已达结构重量的35%.     

大型复合材料筒形结构自动铺带技术

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≤1 mm,铺带角度与理论铺带角度偏差≤0.2°.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.     

热塑性树脂基复合材料自动铺带技术

随着热塑性树脂基复合材料在航空航天、汽车及其他领域应用的不断发展,热塑性树脂基复合材料逐渐被认识,并成为复合材料研究开发的重点之一。本研究介绍了国内外热塑性树脂基复合材料的发展现状和趋势,分析了国内外在热塑性树脂基复合材料自动铺带方面的研究现状及其关键技术。     

自动铺丝束在航空工业中的应用现状

自动铺丝束是在纤维缠绕与自动铺带基础上发展起来的，其应用比后两者任何一种都广，既可铺凸面也可铺凹面，同时还能跟踪复杂形状的构件。文中对自动铺丝束发展的背景、特点作了简介，重点放在应用实例上。     

自动铺带技术与大飞机复合材料结构

铺带工艺在提高复合材料在商用飞机及军用飞机上的使用方面起到了重要的作用。随着越来越多的零件从铝转换成复合材料,铺带将持续成为一个高可生产性和划算的解决方案。未来应用的例子会包括商用飞机复合材料机翼、民用结构零件以及汽车和其他运输工业的结构零件。相信通过大飞机项目的研发、设计制造,我们可以掌握复合材料自动铺带技术,为大幅度应用复合材料飞机结构积累经验。     

大型筒段构件自动铺带成型技术

在研究自动铺带成型技术的基础上,提出了一种用于复合材料筒段构件自动铺带成型轨迹规划的设计方案。根据自动铺带成型系统的独有特点,提出专用于自动铺带成型系统的数控(NC)代码约定。在研究自动铺带成型CAD/CAM技术的基础上,开发针对大型筒段复合材料构件的专用CAD/CAM软件,并在自主开发的自动铺带成型设备上进行铺带成型实验验证。经实验验证,此自动铺带机专用CAD/CAM软件的开发相当成功,满足了大型复合材料筒段构件的实际生产需求。     

自动铺带成型压力控制技术

通过对自动铺带成型工艺过程的分析,论述自动铺放过程是成型压力作用下预浸带蠕变及回复的连续动态过程。经对预浸带蠕变过程分析,采用分阶段适应性调节铺带头压力的方法保持成型压力恒定,以保证预浸带在铺放后厚度均匀。结合自动铺带CAM软件,提出一种基于铺带轨迹控制点的分段调节铺带头成型压力的控制算法,并采用UMAC （Universal Motion and Automation Controller）控制系统设计相应的控制程序,最终实现成型压力分阶段调节子控制系统的搭建。     

自动铺丝技术及其在A350制造过程中的应用

介绍了自动铺丝技术的原理、特点、优势,并从铺丝设备、铺丝材料、铺丝工艺、应用等几个方面进行了阐述。以空客A350复合材料制造技术为背景,分析了其机体结构的制造特点以及自动铺丝技术的应用。提出了复合材料结构自动铺丝技术工程化应用关键问题。可为国内自动铺丝技术在大型客机复合材料结构成型中的应用提供参考。     

复合材料构件自动铺带数控编程系统研究

复材构件手工成型时,预浸带经剪裁后手工铺叠、压实到模具表面.随着复材构件在现代大型飞机上广泛应用,人工铺放工艺已难以满足实际需要,急需自动铺带技术来提高生产效率,改善制造过程的可控制性,降低成本以及提高产品质量. 自动铺带技术利用数控技术实现预浸带剪裁、定位、铺叠的自动化.与手工相比,自动铺带技术可降低制造成本30％～50％,主要适用于各种大尺寸、小曲率部件的制造.     

锥体壳段壁板自动钻铆技术研究及应用

本文结合锥体壳段壁板产品的结构形式和自动钻铆系统的特点,研制了一种适用于自动钻铆的柔性定位工装,得到满足自动钻铆需求的高精度预装配组件。通过对产品和钻铆设备建模,进行自动钻铆仿真分析,优化工艺流程。开展自动钻铆工程应用研究,验证了产品定位方式的合理性、数控程序及工艺流程的可行性、可靠性。