数字化复合加工技术在复合材料构件制造中的应用

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1、论坛FORUM数字化复合加工技术在复合材料构件制造中的应用ApplicationofDigitalComplexMachiningTechnologyinCompositesStructureManufacturing中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司　　张永岩　方　芳当前，复合材料构件制造领域的数字化复合加工技术正在蓬勃地发展，正是有这些先进的复合加工技术的革新和应用，推动了传统的复合材料构件的生产制造模式和手段都发生了巨大的变化，基本形成了全数字化的复合材料构件的加工制造体系装备，体现出了数字化条件下的复合加工技术在传统制造领域创新应用的巨大潜力和优势。造手段更加趋向于自动化及数字

2、化，充分体现了以上关于复合加工技术张永岩向多种技术、多种工艺、多种加工方的特点和含义的论述，而且更多地体研究员级高级工程师，长期从事企法融合的数字化复合加工方向发展。现出了数字化技术、机械加工技术、业数字化设计制造技术研究，在复合材[1]王焱对复合加工技术的主要超声加工技术等的深度结合和融合，料构件的工艺设计/制造相关数字化特点进行了一定的描述：复合加工使复合材料构件制造技术产生了巨技术应用以及数控加工软件技术研究方面有一定的经验。是综合应用机械、光学、化学、电力、大的改变和深刻的变革。本文结合磁力、流体和声波等多种能量进行综实际工作中接触的几种最新的复合合加工。复合加工在加工效率、加工材

3、料构件数字化复合加工技术的应随着复合材料在航空制造领域精度、加工质量等多方面都具有常规用情况，概括述论述此类关键工艺技军民用飞机产品上的大量应用，国内单一加工技术无法比拟的优点。其术及装备的技术特点以及应用情况。外各主要飞机制造商都对自身复合对复合加工技术的含义论述为，复合材料构件研制过程中如何改进工艺加工包含两种含义：一种是以能量几类典型的先进复合材料构方法、提升制造效率、提高制造质量或运动方式为基础的不同加工方法件复合加工工艺技术及装备以及降低综合制造成本等方面提出的复合；另一种是以工序集中原则1　数字化自动铺放工艺技术及装备了更高的要求，特别是在自动化制造为基础的机械加工工艺为主的复

4、合。铺放工艺技术的发展经历了样技术迅猛发展和广泛应用的背景下，而当前在复合材料构件制造领域的板下料+手工样板铺放、自动套裁下复合材料构件的加工制造设备和制复合加工技术的应用和发展特点，正料+手工铺放、自动套裁下料+手工42航空制造技术·2014年第4期ComplexMachiningTechnology复合加工技术激光投影辅助铺放并最终实现了集成的产品进行净切边，自动铺放设备件测量等组成。X、Y、Z、A、C轴与下料、精确定位铺放于一体的单工序工作状态见图1。五轴数控加工中心机床的坐标轴一自动铺放工艺的典型的复合加工工样，但增加了B轴，其为刀具轴（超声艺方法，而自动铺带技术是我国能够头），仅

5、用于刃式刀具角向定向，用刃引进的，并已在我国航空制造领域开式刀具加工时，B轴不旋转仅振动；始逐步应用最先进的铺放技术。用盘式刀具加工时，B轴旋转且振自动铺带技术是欧美国家广泛动，设备加工实例见图2。其多项技发展和应用的自动化成形技术之一，术特点体现了其技术和工艺的复合是一种高度复合的集成化工艺制造性，主要有：技术，它集预浸带剪裁、加热、定位、铺叠、压实、切割、缺陷检测、参数及功能控制等于一体，将铺放工人从繁重的手工铺放工作中解脱出来，只需像操作普通数控加工设备一样，铺放出精准的复合材料构件。它涉及自图1　自动铺放设备动铺放装备技术、材料技术、预浸料自动铺放技术目前由于单台设切割技术、铺放C

6、AD/CAM技术、自备成本昂贵、对铺放材料特性要求特动铺放工艺技术、铺放质量监控、模殊以及对铺放产品的形状要求较高具设计制造技术等多方面技术。从等局限，还无法取代激光投影等铺放以下单项描述可见其复合程度（以工方式，但其在大型复合材料构件如机序最集中的单工序自动铺放设备为翼外蒙皮、垂尾外蒙皮、方向舵外蒙例）：皮等大型产品的制造上还是具有巨（1）自动铺放装备技术：机械系大的优势和潜力，必将在我国的航空统及数控系统，多轴的自动铺放头、航天领域发挥巨大作用。可压力控制调节的灵活的压实组件。2　超声波数控加工技术及装备图2　NOMEX蜂窝构件数控超声加工（2）预浸带预切割技术：数控超我国航空制造企业

7、对于一般纸应用实例声切割刀片轨迹控制技术。蜂窝的加工普遍采用依据手工样板（3）铺放CAD/CAM技术：与用壁纸刀或带锯切割，对于较为复杂（1）超声加工是一种集数控机CATIAV5紧密集成，进行铺层设计、的蜂窝产品，开始采用数控五坐标铣械切割加工和超声振动为一体的复铺放编程、废料回收优化、铺放动作削设备进行加工，但仍存在切削效果合加工方法，机械刀具铣削及切割为控制及优化、多种控制代码生成等。不稳定，切削效率低，材料易变形、