紗架與鋪絲頭一體化纖維鋪放系統(tǒng)研究.pdf

1、復(fù)合材料的優(yōu)良性能決定了其在航空航天領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展空間，然而由于我國(guó)復(fù)合材料成型技術(shù)起步較晚，如今缺乏先進(jìn)的成型技術(shù)已成為制約我國(guó)復(fù)合材料推廣的主要原因之一。自動(dòng)纖維鋪放技術(shù)作為先進(jìn)的復(fù)合材料成型技術(shù)，具有極好的工件適應(yīng)性，可以完成各種復(fù)雜曲面的鋪放。我國(guó)現(xiàn)階段研制出來(lái)的鋪放樣機(jī)還不能滿(mǎn)足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的需要。本文在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前鋪放設(shè)備絲束傳輸路徑長(zhǎng)、絲束易扭曲纏繞等問(wèn)題，提出了紗架與鋪絲頭一體化纖維鋪放設(shè)備的

2、研制思路。
　　按照模塊化的思想對(duì)鋪絲頭及紗架的功能原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得到了各模塊設(shè)計(jì)的詳細(xì)要求，為鋪絲頭的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。在結(jié)合了理論分析結(jié)果及國(guó)內(nèi)樣機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，按照8路絲束的要求對(duì)鋪絲頭的絲束布局、模塊布局、各模塊功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)鋪絲頭裝拆及調(diào)整的便捷性進(jìn)行了設(shè)計(jì)。按照4路絲束的要求對(duì)紗架的基體、張力控制機(jī)構(gòu)、收膜機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。得到了各模塊的多種設(shè)計(jì)方案，根據(jù)龍門(mén)光機(jī)的連接形式等實(shí)際需求對(duì)各方案

3、進(jìn)行了對(duì)比分析，選擇出了最優(yōu)方案。通過(guò)計(jì)算分析將各方案具體化，并建立了紗架與鋪絲頭一體化結(jié)構(gòu)的三維模型。
　　建立了自動(dòng)纖維鋪放機(jī)整體三維模型，利用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)分析及模態(tài)分析，在分析過(guò)程中對(duì)直線(xiàn)導(dǎo)軌結(jié)合面進(jìn)行了處理。根據(jù)分析結(jié)果，提出了結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。最終通過(guò)對(duì)龍門(mén)及紗架支座的改進(jìn)使得自動(dòng)纖維鋪放機(jī)的整機(jī)剛度提高了一倍，一階共振頻率提高了近50％。
　　根據(jù)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)纖維鋪放機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制需求，選擇了開(kāi)放式數(shù)控系