复合材料自动铺放CAD∕CAM软件技术

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1、l‘灞复合材料动化制造技术随着复材行业迅猛的发展，在世界范围内，自动化制造技术的推广和应用已经成为一种趋势。复合材料自动化制造技术可以降低制造成本、缩短生产周期、提高产品质量，自动化技术及相关设备的发展将促进复合材料在航空领域更广泛的应用。栏目策划：泰山金9口晓立三三丝显m。。复合材料自动铺放CAD／CAM软件技术CAD／CAMSoftwareTechnologyforCompositesAutomatedPlacement南京航空航天大学还太军肖军李勇Ⅱ★}南京航空肮^★{村##{；＆木学院博士H女±±￥M●*＆￡台材#自自*威■##＆$m女＆寰论i缸蕾

2、．鹱##{fH4Ⅲ目#科拄进步一肆#IⅢ(20094)．自动铺放CAD／CAM技术概述复合材料构件手]成型时．根曲}铺放形面特征和预浸带宽度经辨敲后通过手工铺叠到横具表面完成复合材料构件的成型制造，其生产效牢低、废料率高、产品质量也难以保证。自动铺放技术(包括自动铺带技术和自动铺丝技术)利用专用铺放i殳备．采用数控技术．实现了铺叠的自动化42舡窀鞠盎拄术·2010年苹17期自动铺放CAD／CAM软件根据材料铺放工艺特性和构件外形特征，按照构件结构设计要求，依照铺放设备机器结构和工作模式，生成可供专用铺放设备实现复合材料构件成型制造的NC加工代码。在满足设计

3、要求的基础上。自动铺放CAD／CAM技术尽可能提高了铺放效率。保证了铺放质量，节约了材料．降低了制造成本。和顶浸带剪裁的自动化，突破了大型复合材料构件手T成型难以兜服的瓶颈，具有高效．高质、高精度和高可靠性的优点，已广泛应用于大型E机运载火箭等各类航空航天飞行器中多种结构部件的制造，成为发达同家航空航天工业领域中大型复合材料构件的典型制造工艺(如图I所不】。／I动铺放技术包括材料工艺技术、装备技术和CAD／CAM软件技术CAD／CAM技术主要指软件相关群法的研究和软件开发技术，包括轨迹规划技术、覆盖性分析技术、边界处理技术和后处理技术等4项荚踺技术。与传统

4、机械加工不同．自动铺放tj秉Ⅲ月m*∞#$M请∞B"7ni(b}*月n自∞《#$Ⅻm∞B787目ng∞1自动铺m拄}#★mlm±的＆月鬟爹蛐删叫删㈣小。⋯圳们⋯m；复合材料自动化嗣造拄术

5、黧CAD滋／CAM篡熏黪◇术．传统的软件主要利用算法求解所形成严。葛酋I豇Z■jIi矗l<、三孽巧i簖‘’＼＼}P算机图形技术进行产品设计．生成的铺艘轨迹井不XV《鼍曩《’》y＼．×jK氐、)文g町供数控系统执行的刀具加工运动一定能保证铺放*《、、b《，，一’7、4■峄S≯，黼CCAD／CA燃

6、I鬻／膨放设备实现复合材料构件成型糊造降低制造精座，影响构件性能．，．，V．捌

7、礴焉穗鬈猫t矿，一一／i№的N加T代码。在满足设计要求经济性要求：在满足上述要求。．，忉蟹狮昭菊鼬％蔓．∥7的基础上．自动铺放M拄术的基础上尽可能节约材料、降低成?埘弼鼢城嘲爱萝、。．’珲可能提高了铺放效率．保证了铺放本．提高效率?根据铺放轨迹并按照值睨槲甥fa％蟹，+j，i‘质量，节约丫材料，降低r制造成本。铺放构件曲面边界特性进行预浸带。崩隧叠颤缁；《搿，，．-／，根据自动铺放技术的丁作模式和技边界形状规划，生成预浸带切割与预，埘强S礤钟12％妒，7，’i’2010邙第17期·靛空翻造拄术43：iiii；：!垒量e。s-u目4自自**十■**日《}■∞

8、际i五k_一_ii圆{亨一当型隰蕊弭匦趋卜画翌

9、初始点和由铺放角度计算得到的初始方向投影到曲面．再利用多次投影进行近似求解“自然路径”的轨迹规划算法。在该专利的基础上，美国Cincinnati公司于1989年开发了ACESEnvimnmemSoftwam)离线编程与仿真软件系统．ACES系统将“自然路径”算法应用于自动铺鲢轨迹规埘．形成了用于自动铺带的ACRAPATH模块和用于自动铺丝的ACRAPLACE模块．具有CATIAV5模型数据的导^、轨迹规埘、后置处理、加工仿真和Nc代码生成等功能．并成功应用于长度为4,21m的美周V-22“鹗”式军用飞机后机身复合材料结构件的制造．通过轨迹优化减少劳动力53

10、％．废料率降低了90％。随后．日本的NShinno等于1991年提