变厚度帽型长桁加筋壁板自动铺丝工艺成形技术研究

针对帽型长桁加筋壁板的自动铺丝工艺成形技术进行了研究,并提出了帽型长桁加筋壁板各工序的关键工艺参数,通过研究自动铺丝设备的结构设计和控制系统设计,探究了帽型长桁加筋壁板的自动铺丝成形工艺,明确了自动铺丝间隙控制和工艺参数设计的基础,为帽型长桁加筋壁板的自动铺丝工艺成形技术的研究形成了一定的技术积累,具有较好的应用前景和经济效益。

自动铺丝技术在飞机整体机身壁板上的应用研究

飞机中的复合材料用量已经成为衡量飞机先进性的重要指标之一。随着飞机吨位的增大、复合材料制造技术的快速发展,飞机复材制件向着大型化、整体化、自动化的方向迈进,依靠传统的手工铺贴方式已难以满足零件日益增长的技术、质量需求。本文论述了当前复合材料构件纤维自动铺丝技术制造现状及发展前景,并对复合材料构件自动铺丝技术在某型号飞机整体机身壁板零件上的应用情况进行了具体介绍。根据整体机身桶段的结构特点,分析了各个角度的轨迹规划方法,并对轨迹的工艺性和方向性进行了研究。通过有限元模拟与铺放实验确定了铺丝工艺参数,最终实现了整体机身桶段蒙皮的铺丝成型。

民机复合材料自动铺丝液体成型工艺过程若干数字孪生关键技术探讨

基于数字孪生的概念和原理,针对当前具有广阔发展前景的民机复合材料构件制造技术——复合材料自动铺丝液体成型工艺(Automatic fiber placement based liquid composite molding,AFP–LCM)进行了研究。通过对复合材料自动铺丝液体成型工艺关键环节的梳理分析,阐述了建立面向民机复合材料构件制造数字孪生体亟待解决的若干关键技术与思路,提出了一种基于数字孪生的民机复合材料结构制造技术体系架构,并从技术层面和政策层面探讨了该技术落地所面临的关键问题,为数字孪生技术在民机复合材料制造领域深入实践提供策略。

先进复合材料自动铺丝技术研究进展

随着先进复合材料在航空航天领域广泛应用,复合材料自动铺丝技术受到了业界越来越多的关注。从复合材料自动铺丝头结构设计、自动铺丝控制技术和方法、自动铺丝工艺研究和自动铺丝CAD/CAM软件系统开发4个方面介绍了当前国内外自动铺丝技术的研究进展。进一步总结了国内自动铺丝装备和技术研究中存在的一些问题,探讨了国内自动铺丝技术需要深入研究的内容和发展方向。

自动铺丝成型构件缺陷在线检测技术进展

自动铺丝(AFP)工艺为连续纤维增强复合材料结构提供了高效和稳定的成型方法,但铺放工艺参数和成型装备性能的不稳定极易造成制件出现间隙、重叠、纤维波纹等各类缺陷,从而严重影响整体结构的机械性能及使用寿命,因此,利用在线检测系统对成型过程中铺层表面或内部缺陷进行实时识别与评估尤为重要。归纳了复合材料铺放过程中常见缺陷的产生原因、表现形式及其对结构产品综合性能的影响。基于不同检测原理综述了复合材料制件自动铺丝成型过程在线检测系统的发展及应用特点,涵盖激光技术、可见光图像技术、热成像技术及布拉格光纤光栅技术等。总结了当前在线检测系统存在的问题,并展望了其未来发展趋势。

机器人高效自动铺丝技术研究进展

以机器人为平台的自动铺丝设备可高效铺放复杂的复合材料构件,受到了国内外航空航天产业的高度关注。根据目前机器人式自动铺丝技术的研究现状,介绍了机器人式自动铺丝机的发展历程,并对其核心结构——铺丝头和铺丝机器人的特点及发展进行了综述,分析了当前国内外机器人式自动铺丝软件技术及应用,最后对机器人式自动铺丝技术未来实现更高效铺放的发展趋势进行了展望。

先进复合材料自动铺丝设备研究现状与发展趋势

先进的复合材料由于其高比强度、比模量、大幅减重和良好的耐腐蚀性,已被广泛用于航空航天工业及其他领域。自动铺丝机是实现自动铺丝的必要设备,是影响铺放质量和生产效率的重要环节。因此,研发和改进自动铺丝机,成为制造复合材料复杂构件的最关键的课题之一。本文针对近年来国内外的自动铺丝设备,重点围绕铺丝机机床主体结构、纱架形式、铺丝头压力系统、加热系统与张力系统等方面,对当前自动铺丝机的研究与应用现状进行论述与分析,总结了国内外自动铺丝设备的研究成果,分析了国内外铺丝设备的优势与不足,最后探讨并总结了自动铺丝设备未来的发展趋势,为铺丝机的设计与优化提供了一个参考方向。

自动铺带机/铺丝机(ATL/AFP)——现代大型飞机制造的关键设备(中)

5ATL／AFP工业应用现状 5．1ATL／AFP机床优点 工业实践已表明，应用现代大型飞机制造关键设备ATL／AFP机床层铺生产复材构件，和传统人工／半自动人工层铺复材构件工艺相比具有许多显著优点。

大尺寸变截面翼梁的自动铺丝成型

机翼翼梁是飞机的主承力构件,为了保证其成型质量和生产效率,需要采用自动化成型方式进行翼梁构件的生产制造。本文对目前翼梁成型方法的应用及研究现状进行了介绍,根据大尺寸变截面翼梁(长度大于10 m)的结构特点,研究了复合材料翼梁的自动铺丝成型技术。以M.TORRES龙门铺丝机为铺放平台,提出了翼梁的自动铺丝成型要点,确定了各个角度铺层的轨迹规划方法,结合轨迹规划情况,给出了翼梁的铺丝成型轨迹完善处理方案。最后,通过大尺寸复合材料翼梁的自动铺丝成型制造,验证了轨迹规划方法和轨迹处理方案的可行性与正确性,为国内自动铺丝技术在大尺寸复合材料翼梁成型上的应用提供参考。

自动铺丝成型中的铺放温度控制技术研究

通过研究自动铺丝过程中不同加热功率对铺放温度的影响,测试加热功率设定引起的铺放温度的变化情况。在设定加热功率的情况下,研究了加热功率速度与铺放温度的关系,完成自动铺丝成型铺放温度控制技术研究。试验结果表明,提高加热功率,铺放平均温度增加;设定加热功率60%(900 W)时,提高加热功率速度,铺放温度平均值趋于平稳。

锥壳零件自动铺丝变角度轨迹规划算法

基于自动铺丝设备具有可灵活操作的铺放头及铺放所采用的预浸纤维丝宽度窄等特点,提出一种新型的铺层成型算法——变角度丝束铺放,其具有无间隙和无重叠的特点.以锥壳零件为例,首先建立此类零件几何特征的数学模型,推导出锥壳零件上任意轨迹的数学方程;然后提出变角度铺层的成型原理及方法,建立变角度轨迹规划算法的数学模型并推导出锥壳零件上任意变角度铺放路径及路径曲率的数学方程,再结合自动铺丝设备及预浸丝束自身特点对变角度铺层的可铺性进行分析.最后通过仿真实验对文中算法进行了验证.

自动铺放技术在大型飞机复合材料结构件制造中的应用

自动铺放技术是工业发达国家近30年来发展和广泛应用的自动化制造技术,包括自动铺带技术和自动铺丝技术。这两项技术的共同优点是采用预浸料,并能实现自动化和数字化制造,高效高速。自动铺放技术特别适用于大型复合材料结构件制造,在各类飞行器,尤其是大型飞机的结构制造中所占比重越来越大。

自动铺带技术在航空复合材料制造领域的应用

大尺寸复合材料构件，均采用了自动化制造技术，机身采用自动铺丝技术，机翼采用自动铺带技术。自动铺带技术在加工翼面类小曲率复合材料构件和某些梁、长桁等复合材料构件方面具有很强优势。

内嵌褶皱对自动铺丝层合板构件拉伸性能的影响

针对自动铺丝技术在铺放复合材料构件时产生的褶皱,通过包含褶皱缺陷的复合材料层合板的拉伸试验模拟研究褶皱的影响。试件中的褶皱参数通过嵌入90°纤维丝束的宽度和层数来控制。试件按照[(0°/90°)2]s的顺序,利用2丝束自动铺放机器人铺放,缺陷设置在90°铺层与0°铺层之间。通过对6种不同缺陷规格试件与完好试件进行拉伸试验,发现褶皱角度是衡量内嵌褶皱对层合板拉伸性能影响的最主要因素,且内嵌褶皱缺陷的层合板的拉伸性能呈现出随褶皱角度的增加而逐渐降低的趋势,其中褶皱角度为10°试件的拉伸强度比褶皱角度为4°的试件的拉伸强度降低了31.74%。

内嵌缺陷对自动铺丝正交层合板构件拉伸性能的影响

针对自动铺丝技术在铺放复合材料正交层合板构件时产生的内嵌缺陷,分别按照[(90°/0°)5/90°]和[(0°/90°)5/0°]的顺序,利用2丝束自动铺放机器人铺放含有6种间距的空隙和重叠缺陷的层合板试件,缺陷分别位于0°和90°纤维层内。通过对24种缺陷规格的试件与完好试件进行拉伸试验对比研究,结果表明,0°纤维方向上,空隙间距12.7mm时的拉伸强度与完好试件的比值(拉伸强度比)达到40.1%,拉伸性能最高;重叠缺陷试件的拉伸性能普遍高于空隙试件,重叠间距为0时的拉伸强度比达到最大值48.0%;90°纤维方向上,空隙缺陷对试件拉伸强度的影响并不显著;重叠缺陷试件的拉伸强度则随着缺陷间距的增加呈现先减后增的趋势,间距6.35 mm时的拉伸强度比为最低80.3%,间距1.5、12.7 mm时的拉伸强度比分别达到101.6%和103.4%。

航天复合材料自动化成型技术研究现状

先进复合材料因其性能优异,在航空航天、舰船、交通运输、建筑、体育运动以及能源等行业领域得到广泛应用.因复合材料构件的结构形式、服役载荷和使用环境复杂,微小的缺陷经跨层次的蔓延生长可导致构件的失效,故其安全性和可靠性是其应用中首要考虑的内容[1].为提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性,减少人为因素的影响,复合材料成型自动化是复合材料成型技术发展的必然趋势.

自动铺放内嵌缺陷构件成型方式对拉伸性能的影响

自动铺丝技术使单向的复合材料丝束铺放轨迹得以优化,但是在应用此技术铺放复杂形状结构时可能会导致缺陷的引入。为解决此问题,利用2丝束自动铺放机器人铺放含有空隙和重叠缺陷的层合板试件,按照[(90°/0°)5/90°]和[(0°/90°)5/0°]的顺序,将缺陷分别置于0°和90°铺层内。在试件成型过程中,无模压板的成型方法会导致试件局部厚度和微观结构的变化,这主要取决于缺陷的类型,这对试件的拉伸性能有很大影响,使用模压板可以很好地改善这一点。试验表明:在0°纤维方向上,含空隙缺陷加模压板成型的试件较不加模压板成型的试件拉伸强度提升了218.5%,重叠缺陷试件加模压板成型后试件拉伸强度也提高了69%;在90°纤维方向上,由于90°方向铺层不是主承载层,模压板对试件性能影响较小,但加模压板成型后,空隙和重叠缺陷试件的拉伸性能也分别提高了3.2%和15.6%。

大型龙门铺丝机综合误差建模及补偿

为了提高大型龙门自动铺丝(AFP)机的精度,提出重力变形与几何误差综合建模与补偿方法.采用有限元法对龙门铺丝机进行静力学分析,通过工作空间网格化方法建立重力变形模型;基于齐次变换矩阵与切比雪夫多项式建立几何误差模型,结合剔除重力变形的测量数据与Powell算法实现对几何误差参数的辨识;综合重力变形模型和几何误差模型,提出基于综合误差补偿的G代码修正策略.在龙门铺丝机上开展综合误差补偿对比实验,结果表明,补偿前龙门铺丝机误差较大,不能完全满足铺放精度需求,而经过补偿后位置误差和姿态误差均大幅度降低,其中姿态误差减小80%以上,而位置误差减小90%以上,满足铺放精度需求,证明了所提出的综合误差建模和补偿方法的有效性.

F-35战斗机进气道的自动化制造

作为美国新一代隐身战斗机,F-35采用了众多先进的制造技术,其复合材料进气道的制造更是采用了诸多世界领先的自动化制造技术。F-35进气道在成形加工时,使用了先进的自动丝束铺放技术;

航空复合材料自动铺丝技术发展概况

自动铺丝技术是一种新型复合材料低成本自动化制造技术，已被成功应用于波音787和空客A350项目复合材料机身制造，是未来复合材料机身制造的一种最具前景的方法。本文介绍了铺丝机系统国内外的发展及应用现状，并展望了自动铺丝技术在我国的发展前景。