自动铺带机_铺丝机(atl_afp)——现代大型飞机制造的关键设备(下)

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1、万方数据相关产业CorrelativeIndustries自动铺带机／铺丝机(ATL／AFP)——现代大型飞机制造的关键设备(下)TheATL／AFP-ThekeyMachineforManufacturingofModernLargeAirplane(C)北京航空制造工程研究所研究员林胜6ATL／AFP发展趋势随着复合材料构件在现代飞机上越来越广泛应用，航空制造业对ATL／AFP机床需求日益增多，要求也越来越高。市场迫切需求推动了ATL／AFP机床进一步发展与应用，提出了一些新技术概念，产生了一些新型ATL／AFP机床。从技术层面上看，发展方向主要有高速、生产率机

2、床，多机生产环境，多铺放头机床，热塑性纤维铺放机床，ATL／AFP混合机床。目前，对Arll／AFP机床技术发展最主要的目标是提高铺放生产率和降低设备费用，且主要呈现在两个不同发展方向以适应两种不同复材铺放应用领域需求。(1)大型复杂复材构件铺放制造没备进一步朝向高速化、自动化和集成复合化方向发展，以提供高生产率、高自动化、高性能和宽铺放应用范围的A1rI／AFP机床。(2)中小型复材构件铺放制造设备面向具体应用，朝着模块化、自动化和小型柔性化方向发展，以提供高生产率、高自动化、低费用和有限铺放应用范围的A7IⅣAFP机床。6．1集成化多铺带头ATL设备A11L机床

3、的加工能力在很大程度上取决于铺带头的性能。配置窄带铺带头的A11L适合相对复杂的准平板类复材构件的制造，但铺放生产率较低；而配置有宽带铺带头的A，IL适合简单平板类复材构件的制造，但其铺放生产率通常比配置窄带铺带头的ATL要高。对一个普通传统的ArI'L机床而言，通常很难在制造复材构件复杂度与高铺放生产率两者间得到兼顾。因此，为能实现高生产率制造不同类型复材结构件，往往需要购置不同规格铺带头的A-IL机床，这对许多用户而言不仅其费用是很大的负担，而且还要占用更多的车间场地和维护费用。因此，如何在提高ATL／AFP机床铺放生产率同时又扩展制造复材构件适用范围则是人们所

4、迫切希望的，也是目前大型复杂ATL／AFP设备发展的一种基本趋向。一种最简单的方法是将不同带宽规格的铺带头集成在一台ATL机床上，形成集成化多铺带头ATL设备来实现满意的高铺放加工能力。FOREST—LINE公司推出的双铺带头结构的铺带机A，I'LAS就是采用这种复合铺放技术的高铺放生产率的ATL机床。图16所示即为FOREST—LINE公司双铺带头ArIL，同时配置了前面已介绍过的该公司一个单工序铺带头和一个双工序铺带头，前者可直接用于制造(切割与铺放)简单轮廓外形的复材构件铺层，允许使用最大带宽300ram，后者则可用于制造(采用独立预先剪裁)复杂轮廓外形的复材

5、构件铺层，允许使用最大带宽150mm，实现了“双铺带工艺”。实际上，装备有这种双铺带头的AⅡAS铺带机，配合FOR—EST-UNE公司ACCESS机床即构成了多机生产复材构件的制造环境，因而可快速实现复杂形状构件的层铺制造。据报道，波音787客机构件制造承包商日本三菱重工(MitsubishiHeavyIndustries)从Forest-Line公司购置了4台双铺带头ATLAS铺带机，2台AC—CESS机床，用于波音787客机复材机翼上下翼面蒙78WiEi6期2009年12月万方数据皮壁板层铺制造。壁板最宽处6．5m，长36．5m，为双曲率整体构件。该双铺带头AT

6、LAS铺带机X、l，、Z轴驱动均采用直线电机。X轴行程40m，高架龙门内宽(y轴)8m，重25t龙门移动速度可达到60re／rain，300毫米宽带料卷盘盒容量扩展到800-900m，并具有高度复杂的切割功能，以适应大型飞机复材构件制造，确保飞机结构满足设计重量要求。日本富士重工(VujiHeavyIndustries)也从Forest—Line公司购置厂1台双铺带头AⅡAS铺带机，1台ACCESS机床，用于波音787客机复材翼盒层铺制造。图16双铺带头铺带机西班牙MTORRES公司通过将传统单带结构的铺带头改成采用多带结构来实现制造零件复杂度与高铺放生产率两者良好

7、兼顾，已应用于A350客机机翼制造(图17)。该多带结构铺带头允许装载4条75mm宽带料，其铺放生产率和装载单一300mm宽带料铺带头一样，但由于每条带料均可单独控制，因此，多带铺带头可铺放制造轮廓更为复杂的复材构件。这种多带结构铺带头也可装载2条150mm宽带料。实际上，MTORRES公司多带结构铺带头可看成是等效于配置有4个75mm宽的集成化多铺带头的ATL机床，或者说其铺放工艺本质上就是自动铺丝机AFP铺放工艺的简化应用。图17MTORRES公司多带铺带头相关产业CorrelativeIndustries6．2多铺放头AFP设备从一般意义上讲，AFP机床由