纤维铺放设备中丝束增减控制方法及其比较

《纤维铺放设备中丝束增减控制方法及其比较》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSiniCaJan．252011VoI．32NO．1164-171ISSN1000．6893CN11．1929／Vhnp：∥hI‘xb．buaa．e山．cnhkxb@buaa．e由．∞文章编号：lOOO一6893(2011)01一0164一08纤维铺放设备中丝束增减控制方法及其比较邵忠喜*，韩振宇，李明华，富宏亚哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001摘要：纤维铺放技术是实现复合材料“低成本”制造的莺要手段之一，同时也是近年来发展最快，最有效的先进制造技术。铺放

2、设备的丝束铺放工作主要由铺放头完成，因此丝束增减控制是铺放控制系统研究的重点。通过分析铺放头结构、铺放控制系统结构、单路丝束的丁作循环和丝束在重送、切断、铺放状态下夹紧模块、重送模块、切断模块的工作情况，总结出丝柬增减控制程序设计的基本原则。同时提出了两种丝束增减控制方法：丝柬增减控制与运动控制整合的方法和丝束增减控制独立于运动控制的方法。通过对这两种控制方法的比较分析，得出丝束增减控制独立于运动控制的方法具有方法简单、可降低铺放软件开发难度的特点。最终通过铺放试验验证了丝束增减控制方法的正确性及有效性。关键词：纤维铺放；铺放头；丝束增减

3、控制；开放式控制系统；运动控制中图分类号：V260．5；TP273+．5文献标识码：A纤维复合材料由于其高比强度、高比模量、耐烧蚀和抗侵蚀等一系列优点已经成为现代大型飞机的主要结构用材。中国启动的大飞机项目中明确规定要大量使用纤维复合材料[1]，因此飞机复合材料零件的“低成本”制造成为亟待解决的问题[2]。纤维铺放技术是实现复合材料“低成本”制造的重要手段之一，同时也是近年来发展最快、最有效的先进制造技术。目前，纤维铺放技术在以美国为代表的西方国家已经开始了装备技术、材料技术和CAD／CAM软件技术的研究，并得到了应用。最早开始研制纤维铺

4、放技术的有Boeing公司、CincinnatiMilacron公司和Hercules公司等，于20世纪70年代开始设备设计、工艺与材料研制等诸项工作。由于制造、装备技术匮乏，纤维铺放技术在中国研究较晚，起步基点较低，均从装置研制开始。纤维铺放技术综合了纤维缠绕技术与自动铺带技术各自的优点，通过能够完成丝柬夹紧、重送和切断功能的铺放头，按一定角度将预浸丝束铺放到制品表面，同时完成开口、局部加厚等功能[3。]。其中丝束增减控制是铺放控制系统的重点研究内容之一。本文提出了丝束增减控制与运动控制整合和丝束增减控制独立于运动控制两种控制方法。通过

5、对这两种控制方法的比较分析，得出丝柬增减控制独立于运动控制的方法具有方法简单、可降低铺放软件开发难度的特点。并通过铺放试验验证了丝束增减控制方法的正确性和有效性。1铺放头及铺放控制系统设备的丝束铺放工作主要由铺放头完成，其内部结构如图1所示[5】。纤维经导向轮进入丝束收稿日期：2010-04．22；退修日期：2010-05-31；录用日期：2010-07·26；网络出版时间：2010—11—1109：11网络出版地址：wwwcnki．net／kcms／detail／11．1929．V，20101111．0911．013．№州∞I：岱帐I：

6、11·’929／V．201们’11．0911．013基金项目：国家科技重大专项资助(2009zx04004·111)*通讯作者．Tel．：0451—86402852E-mail：shaozhongxi78@163．oom萼}甩格武I邵怠喜．韩振宇．李璃华，等．鲆维铺故设备串丝束增减控制方法及其比较[J]．航空学擐．2011．32‘1)：164一17t．sh8Iozholl戳1．Hanzhellyu．LiY∞岫a．eta

7、．tbm。arativestudyoltowsincfea∞ordec他asemethods

8、orfiberpIacem

9、entma曲ine

10、J1．AdaAer啪uti∞etAs“onaulicasini∞．20¨，32(

11、)；t64-

12、7t．邵忠喜等：纤维铺放设备中丝束增减控制方法及其比较Compaction．heat衲g．RestarIcollectionmoduk0utmodu忙mechanismClamDGuidemodukmodule图1铺放头内部结构简图Fig．1Schematicofinternalstructureofplacementhead通道内，并顺次经过夹紧模块、重送模块和切断模块，在集合模块中聚集成丝束紧密排列的丝带，并被输送到压辊

13、下方，在加热模块和施压模块的共同作用下，丝带被压紧到制品表面或者铺层上[6]。设备在丁作过程中能够切断和重送任意一路丝柬，所以可以通过增减丝柬数量来调节丝带的宽度，丝带的最小增减量是单束丝束的