资源描述：
《树脂基复合材料自动铺放技术进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第28卷第6期中国材料进展Vol128No16MATERIALSCHINA2009年6月Jun12009特约专栏树脂基复合材料自动铺放技术进展肖军,李勇,文立伟,齐俊伟,王显峰(南京航空航天大学材料科学与技术学院,江苏南京210016)摘要:扼要介绍了树脂基复合材料自动铺放成型技术的原理、特点和国外技术及应用概况,详细介绍了国内复合材料自动铺放成形技术的研究进展,提出了国内自动铺放技术研究的关键问题及研究建议。关键词:大型飞机;先进复合材料;自动铺放中图分类号:TQ32214;TB332文献标识码:A文章编号:1674
2、-3962(2009)06-0028-05ProgressofAutomatedPlacementTechnologyforPolymerCompositesXIAOJun,LIYong,WENLiwe,iQIJunwe,iWANGXianfeng(CollegeofMaterialScienceandTechnology,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing,210016,China)Abstrac:tThetechnologyandapplica
3、tionsofautomatedplacementaredescribed.Domestictechnologicalprogressofautomatedplacementisintroducedindetai,landcorrespondingkeyproblemsandsuggestionsareputforward.Keywords:commercialaircraft;advancedcomposites;automatedplacement者。自动铺放技术是数控机床技术、CAD/CAM软件技1前言术和材料工
4、艺技术的高度集成。用于航空航天器的先进复合材料构件主要采用热压罐成型技术制造。自动铺放是替代预浸料人工铺叠,提高质量和生产效率的重要手段。根据预浸料形态,自动铺放可分为自动铺带与自动铺丝两类:自动铺带(Tapelaying)采用有隔离衬纸单向预浸带(25~300mm),多轴机械臂(龙门或卧式)完成铺放位置定位,铺带头自动完成预浸带输送剪裁、加热铺叠与辊压,整个过程采用数控技术自动完成(图1a)。自动铺丝(Fiberplace-ment)采用多束(最多可达32根)预浸纱/分切的预浸窄带(3~25mm),分别独立输送、切断
5、,由铺丝头将数根预浸纱在压辊下集束成为一条宽度可变的预浸带(宽度通过控制预浸纱根数调整)后铺放在芯模表面,加热软化预浸纱并压实定型(图1b)。自动铺带与自动铺丝的共同特点是自动化高速成型,质量可靠,主要适于大型复合材料构件成型;其中自动铺带主要用于小曲率曲图1自动辅带与自动铺丝技术原理面构件(如翼面、壁板)的自动铺叠,由于预浸带较宽,Fig11Schemeoftapelayingandfiberplacement以高效率见长;而自动铺丝侧重于实现复杂形状双曲面(如机身、翼身融合体),适应范围宽,但效率逊于前自动铺放源于
6、上世纪60年代,在美国空军实验室支持下起步,后经ACT、CAI(计算机辅助设计)等计划收稿日期:2009-05-20支持,迅速发展:自动铺带机、自动铺丝机、各种预浸通信作者:肖军,男,1959年生,教授带/纱已经形成系列产品供应,用于多种航空航天器制第6期肖军等:树脂基复合材料自动铺放技术进展29造。欧洲自动铺放技术近年来长足进步,形成自己的特色:如自动铺带的双头两步法和多带同步铺放技术,自动铺丝的旋转切割与预浸纱快速续接技术,这些技术大大提高了生产效率和适用性。由于自动铺放成形采用的材料体系成熟度高,设计成型方法继承
7、性好,易于数字化设计和自动化制造,已经成为发达国家飞机复合材料大型构件的主要成型方法:新一代大型飞机B787、A350的所有翼面采用自动铺带,而所有机身构件采用自动铺丝。复合材料的大量图2国内第一台自动铺带原理样机应用推动了自动铺放技术的快速发展,各类新技术层出Fig121stprototypeoftapelayingmachineinChina[1]不穷。国内自动铺放技术研究已经开展数年,其中自动铺带技术已经开始工程应用。笔者介绍了国内自动铺放技术研究进展,主要是自动铺放设备技术方面的进展,并分析指出未来自动铺放技术
8、发展中需要解决的关键问题。2国内自动铺带技术研究进展[2-8]国内自动铺带技术起步于/十五0初期,南京航空航天大学设计了具有3轴平移、双摆角运动的5轴台图3自动铺带工艺试验式龙门机械臂,研制了力矩电机收放-步进电机驱动的Fig13Tapelayingtest预浸带输送,预浸带气动切割与超声辅助切割,主-辅压辊成型等技术。应用开放式
