Nomex蜂窝夹层复合材料的自动铺丝成型工艺研究

采用自动铺丝技术成型蜂窝夹层结构复合材料,其可能产生的缺陷为蜂窝芯侧压变形和预浸丝架桥,分析了二者的形成机理和影响因素。为验证两种成型工艺,设计了阴模成型工装,提出了胶膜预黏接工艺和局部零张力铺放作为缺陷解决方案,对平板蜂窝夹层进行实际铺放验证。对比固化后的制件:对于斜削角度较大的蜂窝,阳模成型不能消除架桥;丝束架桥导致最终制件相应位置出现分层、缺胶缺陷;阴模工装有效避免了蜂窝侧压变形和丝束架桥,更适合自动铺丝成型。可为复杂型面蜂窝夹层构件的自动铺丝成型提供参考。

Z-pin增强酚醛复合材料层合板的层间拉伸性能

本文探索研究了Z-pin的植入对酚醛复合材料层合板层间拉伸性能的影响。通过向酚醛复合材料层合板中植入体积分数为0.78%(植入间距5mm×5mm)的石英/酚醛Z-pin,对其进行层间拉伸性能测试,结果表明,随着Z-pin的植入,层合板的层间拉伸性能显著提高,并伴随破坏模式的变化、材料韧性的增加。最后,根据复合材料力学,建立Z-pin增强层合板的简单力学模型,通过桥率试验与层间拉伸试验,对其进行验证和修正,得出Z-pin植入对层合板的层间性能的影响规律。

双头铺放轨迹后处理技术研究

为提升自动铺放装备工作效率并提高铺丝机工作的灵活度,对双机器人协同的类转体构件铺丝成型技术进行研究,提出了一个满足协调约束的轨迹预选机制。在确定了双机器人横向移动的配合方案后,以机器人平台可达空间的限制作为约束条件,通过夹角控制对铺丝轨迹进行配对编码并验证。同时得到完整模具的轨迹分配方案,将CAD软件生成的铺放信息转化成机器人角度的加工文件。文中模型证明所提方法满足大型类回转体构件铺放生产的工艺要求,大大提高了铺放效率。

双头铺放轨迹后处理技术研究

为提升自动铺放装备工作效率并提高铺丝机工作的灵活度,对双机器人协同的类转体构件铺丝成型技术进行研究,提出了一个满足协调约束的轨迹预选机制。在确定了双机器人横向移动的配合方案后,以机器人平台可达空间的限制作为约束条件,通过夹角控制对铺丝轨迹进行配对编码并验证。同时得到完整模具的轨迹分配方案,将CAD软件生成的铺放信息转化成机器人角度的加工文件。文中模型证明所提方法满足大型类回转体构件铺放生产的工艺要求,大大提高了铺放效率。

关于复杂自由曲面类构件铺放成形对刀策略

针对基于复杂自由曲面类构件的复合材料铺放成形技术领域中的对刀问题展开研究工作,对刀的策略和精度是判断构件模具制造精度和决定复合材料铺放成形质量的关键因素。借助设置在铺放头压辊处的激光测距探头,通过对位于模具上不同位置对刀点或校验点的探测,进行模具制造精度校核和对刀精准性判断。基于激光测距探头所探测数据,提出了针对一次性低成本模具和高精度可复用模具对刀点的设置方法以及对刀策略,利用该对刀策略进行翼身融合体的铺放成形实验进行验证,实验表明该对刀策略可有效解决复杂自由曲面类构件的复合材料铺放成形的对刀问题。