面向“两步法”铺带复合材料剪裁系统的关键技术研究

摘要

自动铺带技术是先进复合材料自动化成型的典型代表，其集机电装备技术，CAD/CAM软件技术和材料成型工艺技术于一体。“两步法”铺带技术是较新的复合材料成型技术，可实现对预浸料更高效的铺放，是国际上自动铺带机技术发展的重要方向之一。针对国内“两步法”装备技术的空白瓶颈，本文对“两步法”铺带技术装备之一的预浸带切割剪裁系统开展相关研究工作。
　　首先根据“两步法”铺带中预浸带切割剪裁系统原理，对预浸带切割剪裁系统进行了总体设计。由预浸带切割剪裁系统的设计思路，提出了该系统的设计方案。包括放带轴、收带轴的设计；收（覆）膜、收（覆）纸轴的设计；超声切刀的设计和改进以及切割平台（砧板）的设计。并且在此基础上，搭建了原理试验平台。在预浸带切割剪裁系统总体设计的基础上，提出对该系统的控制方案。包括对上述各设计部分的选型计算和控制方案以及部分辅助系统的控制方案，并对整个预浸带切割剪裁系统的总体控制方案进行阐述。
　　然后在现有自动铺带轨迹规划的研究基础上，进行预浸带切割剪裁系统中的双切刀运动算法研究。对双切刀可切割的边界形状提出了切刀的分配方案，并详细说明了切割过程。
　　最后在搭建好的预浸带切割原理试验平台上进行双刀切割验证试验，通过试验验证切刀运动算法的正确性。并对试验中出现问题进行分析。对试验中出现的偏差进行修正后，进行了平板构件45°铺层的预切割试验。试验结果表明原理试验平台可实现设计功能。

目录

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注释表

第一章 绪论

1.1 先进复合材料的发展与应用

1.2 自动铺放设备的发展与应用

1.3 “两步法”自动铺带技术

1.4 课题研究的意义及内容

1.5 课题创新点

第二章 预浸带切割剪裁系统总体设计

2.1 引言

2.2 预浸带切割剪裁系统的设计思路

2.3 预浸带切割剪裁系统的设计方案

2.4 原理试验平台搭建

2.5 本章小结

第三章 预浸带切割剪裁系统控制方案

3.1引言

3.2 放带轴、收带轴控制方案

3.3 收/覆膜、收/覆纸轴控制方案

3.4 超声切刀运动控制方案

3.5 总体控制

3.6 本章小结

第四章 切刀运动的算法研究

4.1 引言

4.2 自动铺带边界处理技术

4.3 切刀运动算法

4.4 本章小结

第五章 双刀切割试验验证

5.1 引言

5.2验证试验

5.3 双刀切割试验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文