纤维带铺放机构设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

自动铺放技术在航空航天领域，尤其是中央翼盒、机翼这样具有小曲率大曲面的零件制造上有十分重大的意义，它将提高生产率和工艺水平，在保证机翼强度的同时大幅度减小质量。对于平面工件，国外带铺放设备可使工作时间减少70％"85％，铺放效率高达1000kg／周，而同时废料率也大大减少。近年来开发的全复合材料飞机机身(波音以及欧盟开发的复合材料机身)均采用了先进的自动铺放技术，最成功的例子是v22倾转旋翼机，包括后机身(降低成本53％、材料损耗因子由3．5降到1．25)、中机身内蒙皮、受油管、旋翼扭管(降低成本75％)、翼梢浮筒等[1]。

纤维铺放技术最早是作为缠绕技术的改革（新型缠绕技术）提出的，用于复合材料机身机构制造，必须针对复合材料缠绕技术的几个弱点进行创新，技术核心是多丝束铺放头的设计研制和相应材料体系开发。最早研制的有boeing公司、cincinnatimilacron公司、hercules公司(allianttechsystems的前身)，1982年开始设备设计、工艺与材料研制等诸项工作。boeing公司的机械工程师提出了“avsd脚铺放头”（automatedvariablesttrainddispensinghead）设想，解决纤维束的压实、切断和重送的问题。1985年hercules公司研制出第一台原理样机，1989年cincinnatimilacron公司设计出第一台纤维铺放机并于1990年投入使用；1995年ingersoll公司研制出其第一台纤维铺放成型机[2]。

纤维铺放技术在西方少数发达国家于90年代开始研究开发，并不断推广应用，目前己应用于工业化生产。应用的实例有：a-18ef进气道，后中心滑动板蒙皮；c-17风扇罩，起落架吊窗；ba609前机身;v-22后机身，滑动板蒙皮等。经20过年的发展，国外的纤维铺放成型技术装备己经基本成熟，成型设备总自由度达到7个、丝束数目最大可达24根，最大成型构件长达15米、最大横向尺寸达4米，尺寸精度可达0.1毫米还可以完成加筋、局部混杂等特殊功能，全自动微机程序控制。成型装备及技术（如控制与设计软件、预浸丝束技术）已经实现商品化。

2. 研究的基本内容与方案

铺放机的主要功能就是在控制系统的指令下把铺放头移动到任意指定的空间位置，并可以使铺放头在一定角度内转动，从而控制铺放头按设定的轨迹运动，并保证铺放头的压紧辊能够始终与芯模的接触面保持垂直，进而把原材料层叠铺放在芯模上，完成制品成型[3]。

目前铺放机可分为带铺放机和纤维铺放机,它们各有其适用对象。带铺放机主要针对平面部件或曲率很小的曲面部件,如飞机的机翼、垂直尾翼和水平尾翼等。本课题主要研究纤维带铺放机构设计。

整套铺放系统的机构部分共包括两个主要的部分：铺放机的机身部分和铺放头部分。

3. 研究计划与安排

第一周到第四周查阅资料，翻译资料，撰写开题报告。

第五周到第六周设计总体方案，分析纤维带铺放的过程。

第七周到第八周绘制整体草图。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]田会方，吴猛.纤维带铺放控制系统的设计研究[j].机械工程与自动化.2008.第二期：p135-137

[2]吕佳.纤维带铺放运动机构的设计与仿真[d].武汉：武汉理工大学.2007

[3]李开越，高殿斌，杨涛，胡鹏.航空用预浸纤维带铺放装备设计[j].机械设计.2008.第三期：p60-61