6路丝束自适应铺丝头设计开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 研究目的及意义

现代高科技的发展离不开复合材料,复合材料对现代科学技术的发展,有着十分重要的作用。由于复合材料具有热稳定性好,比强度,比刚度高,力学性能优异,耐蚀性良好等优点,其被广泛应用于航天航空,汽车工业,化工,纺织和机械制造等领域。进入21世纪以来,全球复合材料市场快速增长,为了提高产品的生产效率和复合材料的利用率,复合材料制品的自动化制造技术面临着越来越高的要求。

自动铺丝技术是在纤维缠绕和自动铺带技术的基础上发展起来的一种先进的复合材料成型技术,在降低复合材料构件制造成本,提高生产效率和构件性能等方面具有极大的的潜力,得到我国的高度重视。与其他的复合材料成型工艺相比,自动铺丝技术拥有许多优点:铺放过程中使用的是预浸纤维带,预浸热塑性材料可以根据产品的实际需要选用,使铺放技术可以普遍的适用于多种场合使用的零件的铺放。铺放的压力可以随着压头的压力大小进行调节,便于产品的密度的改变。零件的外形根据铺放路径和切断方式而改变,可以满足客户的多样化需求,同时在生产中减少了废料的产生。

1.2 国内外研究现状

针对纤维缠绕技术在飞机制造上的不足,美国航空界在20世纪70年代首先对自动铺丝技术进行了研究。其核心技术是铺放头的设计研制和相应材料体系的开发,经过20多年的发展,自动铺丝技术在美国和欧洲已经成熟。美国飞机制造商,大型装备制造企业和相关的科研院所对自动铺丝技术进行了不间断的大量研究,已取得了多项研究成果,包括双向铺丝头技术,丝束重定向控制技术,FIber steer技术以及先进的计算机辅助制造软件技术等。

国内对纤维铺放技术的研究开始较晚,起点较低,目前没有定型的产品设备在生产中得到应用。武汉理工大学复合材料缠绕装备研究所在“十五”期间开始对自动铺放理论进行了深入的研究,包括:铺放机机构设计仿真,铺放间隙检测,数控铺丝虚拟机开发等。在铺放制备的研制与工程实践中积累了丰富的经验,为自动铺丝技术的线性规划,运动轨迹规划,CAD/CAM软件系统的深入研究奠定了很好的基础。



2. 研究的基本内容与方案

2、研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

纤维铺放技术是树脂基复合材料制造技术中的一种,其工作原理是将连续的纤维丝束通过预浸跤或树脂之后,按照设定好的路径铺放到芯模上,最后在一定温度下固化,制成所需形状的制品。

本次为6路丝束自适应铺丝头的设计,需要实现的功能有丝束的牵引和输送,加热,施压紧贴,剪切和重送等功能。拟采用的方案如下:

以一路纤维的铺放为例说明铺放头各功能的顺利实现过程。控制系统发送指令使电机转动,从而带动重送主动轮4转动。控制系统发送剪断指令之前,压紧装置动作将纤维压紧,然后切刀装置3运动,与砧7配合剪断纤维5。纤维5需要重新铺放时,压紧装置松开纤维,重送主动轮机构4运动,将纤维5压紧在重送主动轮机构6上,在重送从动轮转动和摩擦力的作用下,纤维沿着导向槽进行重送。根据纤维构件结构需要进行下次纤维的剪切,压紧和重送。

图2-1铺丝头工作原理



3. 研究计划与安排

3、进度安排[u1]

第1周至第3周,查阅相关中英文文献资料,完成英文文献与翻译;

第4周至第5周,分析毕业设计课题要求,撰写开题报告;

4. 参考文献(12篇以上)

4、参考文献

[1] 韩振宇;邵忠喜;路华;富宏亚;;七自由度四丝束纤维铺放机及数控系统的开发[J];材料工程;2009年S2期.

[2] 张小辉;朱玉祥;张少秋;;先进复合材料自动铺丝技术研究进展[J]; 航空制造技术;2018.

[3] 还大军;肖军;李勇;;复合材料自动铺放CAD/CAM软件技术[J];航空制造技术;2010年17期.

[4] 邵冠军;自动铺丝束CAD/CAE/CAM技术研究[D];南京航空航天大学; 2006.

[5] 张洋;姚锋;郑广强;;基于树脂基复合材料自动铺丝成型的铺放压力控制技术研究[J]; 科技与创新;2018.

[6] 王念东;刘毅;肖军;;复合材料管状结构自动铺丝路径算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2008年02期.

[7] 富宏亚;邵忠喜;;七自由度纤维铺丝样机研制[J];航空制造技术;2010年17期.

[8] 邵忠喜;韩振宇;李玥华;富宏亚;;纤维铺放设备中丝束增减控制方法及其比较[J];航空学报;2011年01期

[9] 王显;张育耀;赵聪;肖军;; 复合材料自动铺丝设备研究现状[J]; 航空制造技术; 2018.

[10] 孔燕;八通道自动铺丝张力测控系统方案设计[D];南京航空航天大学;2007年

[11] 赵利平;缠绕机张力控制系统研究[D];天津工业大学;2007年

[12] 杨娅君;周晓辉;;传动带成型机张力控制系统比较[J];橡胶工业;2003年10期

[13] Theengineering aspects of automated prepreg layup: History, present and future[J].DirkH.-J.A. Lukaszewicz,Carwyn Ward,Kevin D. Potter.Composites Part B.2011(3)

[14] SpeedControl of BLDC Motor Using Adaptive Fuzzy PID Controller[J].R.Kandiban,R. Arulmozhiyal.Procedia Engineering.2012

[15] Effects ofstatic-fatigue(tension) on the tension-tension fatigue life of glass fibrereinforced plastic composites[J].Jayantha

A.Epaarachchi.CompositeStructures.2005 (4)

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