先进树脂基复合材料自动丝束铺放技术研究现状和发展方向.pdf

MANUFACTURING AND MAINTENANCE 制造与维修 先进树脂基复合材料自动丝束铺放技术研究现状 及发展方向 Research Status and Future Trend of Automated Fiber Placement Technology for Advanced Polymer Matrix Composites 先进复合材料重点实验室 　　　　　　　　　　　 张　洋　钟翔屿　包建文 北 京 航 空 材 料 研 究 院 [ 摘要 ] 主要基于国内首台自动丝束铺放工程样 地限制了复合材料在飞机上的广泛应用，制约了飞机 机系统为研究平台，介绍国内先进复合材料自动丝束铺 结构效率的提高。自动丝束铺放技术（Automated Fiber 放技术方面的研究现状，主要从丝束铺放工艺、铺放材 Placement）是重要的先进树脂基复合材料自动化成型 料性能、专用铺放模具、铺放控制软件等多个角度进行 技术，是在缠绕技术和自动铺带技术的基础上发展起来 分析；针对典型航空结构开展工艺铺放试验，总结出现 的新型复合材料自动化成型技术 [2-3] 。 阶段丝束铺放存在的主要问题与解决方法，初步形成复 国外自动铺放技术始于 20 世纪 60 年代，在美国空 合材料自动丝束铺放工艺技术体系。最后，基于实际铺 军实验室的支持下起步，后经 ACT、CAI（计算机辅助设 放工程实践中的经验总结，讨论了国内先进树脂基复合 计）等计划的支持迅速发展，目前自动铺带机、自动铺丝 材料自动丝束铺放技术未来的主要发展方向。 机、各种预浸带 / 纱已经形成系列产品供应，广泛应用 关键词：先进树脂基复合材料 自动丝束铺放技术 于多种航空航天器的树脂基复合材料成型制造。由于 典型航空结构 自动铺放成型采用的材料体系成熟度高，设计成型方法 [ABSTRACT] Due to lack of the engineering AFP 继承性好，易于数字化和自动化制造，已经成为发达国 system platform in China, studying on the AFP techno- 家飞机复合材料大型复杂构件的主要成型方法，获得了 nogy moves very slowly. The research status of advanced 广泛的应用。 polymer matrix composites AFP technology is discussed 国内对于自动丝束铺放技术的探索研究要早于自 mainly based on the first AFP engineering system in 动铺带技术，研究主要集中在丝束铺放轨迹规划与仿真 China for research platform. The fiber tape laying technol- 等理论方面的研究。邵冠军等 [4] 设计了一种自由曲面 ogy, the properties of the fiber tape, special mould used 复合材料构件的纤维铺放规划算法，考虑到了适于开放 for the AFP and the AFP control software are analyzed 曲面复合材料构件的纤维铺放；党旭丹等 [5] 开展了基 from different angles. The typical aeronautic composites 于测地线的平行等距规划算法的研究工作，提出利用测 structure is studied by using the AFP technology, a l