小型飞机尾椎类零件的纤维铺放轨迹规划算法

对于复杂锥壳类零件,传统的等距平移算法难以保证铺放角度的恒定,同时在实际铺放过程中会对已铺放区域产生影响。针对这一问题,首先提出0°、±45°的完全定角度法和90°的变角度法。完全定角度法可以保证每一条轨迹上任意点铺放角都相等,有效消除了实际铺放轨迹和理论之间的差异;变角度法可以避免铺放过程中间隙和重叠的产生,使得各丝束除端口外不出现重送、裁剪过程。然后,通过等距平移法生成各条丝束,进行边界处理、丝束数量计算,求取下落点、重送点等特殊点,并将各条轨迹通过插值法得到一条完整的末端轨迹。最后,基于CATIA二次开发技术开发了一套纤维铺放软件,并且对小型飞机机身尾椎曲面进行路径规划,证明了该算法的合理性。

热塑性复合材料机器人铺放系统设计及工艺优化研究

针对热塑性复合材料的铺放功能及其实际需求,以机器人为载体,开展了热塑性复合材料铺放设备关键技术及工艺优化研究。根据机器人铺放头特点,提出了铺放头总体设计方案,设计了加热、剪断、重送、夹紧、张力调控等功能模块,开发出了电气控制、PID张力控制、温度控制等控制单元,实现热塑性复合材料机器人铺放设备的搭建。采用GF/PP热塑性预浸料,开展工艺对比试验及检测试验,并探究了显微结构对力学性能的影响,结果表明:铺放工艺制备的试样中层与层间有明显区分,且结晶度较低,是造成其力学性能不及真空袋辅助成型的主要原因。采用响应面法优化了铺放工艺参数并进行试验验证,优化后铺放工艺成型构件的缺陷较少,其力学性能与真空袋辅助成型制备的构件相当,从而验证了热塑性复合材料机器人铺放设备的可行性及有效性。