国内复合材料自动铺放技术发展

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1、复合材料自动铺放AUTOMATEDPLACEMENTfOrCOMPOSITES国内复合材料自动铺放技术发展DevelopmentofAutomatedPlacementTechnologyforCompositeMaterial华中科技大学机械科学与工程学院黄文宗孙容磊张鹏连海涛中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司李丽丽刘艳伟[摘要]复合材料自动铺放技术主要包括自动铺自动铺放技术特别适用于大型复合材料结构件制造，在带技术和自动铺丝技术。国内自动铺放技术起步较晚，各类飞行器，尤其是大型飞机的结构制造中所占比重越[2]目前研究的单位主要有南京航空航天大学、武汉理工大来越大。学、

2、哈尔滨工业大学、天津工业大学、哈尔滨飞机工业集国内自动铺放技术研究起步较晚，南京航空航天大团有限责任公司、北京航空制造工程研究所、北京航空学“九五”期间率先开始调研自动铺放成型技术。武汉材料研究院、内蒙古工业大学和华中科技大学等。理工大学、哈尔滨工业大学、天津工业大学、哈尔滨飞机关键词：自动铺带自动铺丝复合材料预浸工业集团有限责任公司、北京航空制造工程研究所、北料京航空材料研究院、内蒙古工业大学和华中科技大学等[ABSTRACT]Automatedplacementtechnology单位也先后在自动铺放技术领域进行了相关研究。(APT)forcompositemateria

3、lmainlyincludesautomatedtapelaying(ATl)andautomatedfiberplacement(AFP).1 南京航空航天大学研究进展ThestudyonAPTisrelativelylateinChina.Atpresent,1.1自动铺丝技术universitiesandenterprisesthatresearchonAPTmainly南京航空航天大学“九五”期间开始着手调研，在includeNanjingUniversityofAeronauticsandAstronau-学校贷款、航空支撑预研、国家科技部863项目资助下，tics

4、,WuhanUniversityofTechnology,HarbinInstitute与上海万格复合材料有限公司合作完成了国内第一台ofTechnology,TianjinPolytechnicUniversity,Harbin八丝束预浸纱铺放试验系统、铺丝用精密低张力测控系AircraftIndustrialGroupCo.,BeijingAeronauticalManu-统、铺丝开放式数控系统的研制和溶剂法专用预浸纱研facturingTechnologyResearchInstitute,BeijingInstitute究，开发了基于OpenGL的自动铺丝运动模拟设计

5、与仿ofAeronauticalMaterials,InnerMongoliaUniversityof真软件和基于CATIA的自动铺丝CAD/CAM软件原型，[2]Technology,andHuazhongUniversityofScienceand形成了自动铺丝及装备技术储备。[3]Technology,etc.2000年，潘全科等首先展开了对复合材料自动[4]Keywords:Automatedtapelaying(ATL)Au-铺丝束机器人技术的研究；2001年，蔡自立等研究tomatedfiberplacement(AFP)Compositematerial了七自由

6、度复合材料自动铺丝机器人的控制系统；2002[5]Prepreg年，陈官海等进行了七轴自动铺丝机械手的铺放轨迹[6-8]规划与研究；之后，钱钧等以复合材料构架式卫星先进树脂基复合材料具有轻质、高强度、高模量、三角接头为对象，在七轴自动铺丝机器人加工单元上开抗疲劳、耐腐蚀、可设计性和工艺性好等特点，尤其适展了构件几何建模及自动铺丝轨迹规划的研究，并基于用于大型结构及整体结构，是理想的航空结构材料，在OpenGL进行了自动铺丝运动仿真验证，完成了SimJoint[9]飞机上的用量日益增多，应用范围也从次承力结构（舱仿真软件；2003年，王庆华等基于UG对纤维铺放轨[10]门、整流

7、罩、安定面等）扩展到主承力结构（机翼、机身迹也进行了仿真研究；2004年，熊慧等进行了自动[11-13]等），国外新一代飞机的复合材料用量占结构重量的铺丝CAM技术的初步探索；2005年，许斌等基于24%~40%，A380超过20%，波音787达50%，目前，复CATIA二次开发平台CAA，以S进气道为例实现了自[1]合材料已成为新一代飞机机体的主体结构材料。动铺丝过程的仿真，后来对加工过程中自动铺丝机构运[14-15]自动铺放技术是工业发达国家近30年来发展和广动控制代码进行了求解；林福建等提出了一种