自动铺带技术研究进展

在介绍先进复合材料应用和需求的基础上,阐述了复合材料低成本制造技术的发展趋势;简要介绍了复合材料自动铺带成型技术的发展历程和应用,从数控系统、CAD/CAM/CAE技术和成型工艺三个方面论述自动铺带技术的发展,并着重阐述国外自动铺带技术的研究概况;在介绍国内自动铺带技术发展现状的基础上,提出自动铺带技术的发展建议.     

基于PMAC的数控系统控制性能的研究

研究了基于PMAC多轴数控系统的极限特性和动态特性及PID参数调节，并通过实验对参数变化在控制系统中的影响作了初步研究。     

基于开放式控制器的六轴数控系统的研究与开发

本文提出以IPC和多轴运动控制器为基础构成开放式数控系统，重点介绍了基于多轴运动控制器数控系统的硬件构成、系统应用软件和用户界面开发以及系统的连接和调试。     

关于复杂类回转构件铺丝成型对刀策略的研究

针对复杂类回转构件的复合材料铺丝成型技术领域中的对刀问题展开研究工作。对刀的策略和精度是判断构件制造精度和决定复合材料铺放成型质量的关键因素。借助设置在铺丝头压辊处的激光测距探头,通过对位于模具上不同位置对刀点或校验点的探测,进行模具制造精度校核和对刀精准性判断。基于模具回转和探测数据,提出了针对一次性低成本模具和高精度可复用模具对刀点的设置方法以及对刀策略,利用该对刀策略进行S形飞机进气道的铺丝成型实验进行验证,实验表明该对刀策略可有效解决复杂类回转构件复合材料铺丝成型的对刀问题。     

自动铺放成型热塑性复合材料的非等温结晶动力学研究

利用差示扫描量热仪结合Avrami方程研究玻璃纤维增强聚丙烯复合材料自动铺放成型过程非等温结晶动力学,推导非等温结晶动力学模型,并通过构建冷压辊下方铺层的冷却模型,将结晶动力学模型和传热模型相结合,设定自动铺放成型过程中的冷却条件,探讨冷却速率及冷却时间对基体材料结晶行为的影响,求解出不同冷却速率下的最大铺放速率。研究结果表明:铺层树脂基体的结晶度随冷却速率的增大而依次减小;随着冷却速率的提高,树脂结晶起始温度和结晶完成温度均向低温方向移动,且树脂相对结晶度随温度变化规律接近反S形曲线;自动铺放成型实验件的压缩强度及层间剪切强度随着铺层结晶度的增大基本呈增大趋势,而冲击强度与铺层结晶度的变化趋势完全相反,随着结晶度的增大,材料韧性越差。     

热塑性复合材料自动铺放过程中温度场研究

自动铺放成型技术可以实现热塑性复合材料逐层"原位固结",在加工制造大型零部件、提高生产率、降低制造成本方面具有巨大的潜力。由于温度历程对复合材料构件成型质量有较大影响,本工作通过ANSYS软件模拟热源随铺放头移动、铺放过程中预浸料不断被铺叠到底层预浸料上,获得复合材料铺层的温度场分布情况。同时构建基于WinCC flexible的温度场在线测量系统,对铺层温度进行在线采集和存储。实验结果表明,在铺放成型过程中,每一层预浸料的温度曲线出现多个峰值,且随着热气温度的升高,每层峰值温度逐渐增加,热气温度越高,铺层间峰值温度差越大,热电偶测量结果与仿真结果相差越小。通过对实验结果中的峰值温度与有限元模拟结果进行对比,证明了有限元仿真模型的正确性。研究结果表明,随着铺放速率的加快,每层峰值温度逐渐降低,为满足成型要求,当热风枪出口处热气温度最高为600℃时,最大铺放速率为1.2m/min。     

在开放式数控系统中IPC与PLC通信技术的研究

结合开放式数控系统的研究开发，提出将外置PLC与数控系统上位机及多轴运动控制板卡配合使用，以提高其安全性和可靠性的方法，并介绍了它们之间的结构和关系.研究并采用串行中断工作方式实现了主机与PLC之间的实时通信.介绍了IPC与PLC之间的串行通信协议和通信方法，并通过所开发的非标数控机床对IPC与PLC之间通信程序的开发进行了详细阐述.实际应用表明，所开发的IPC、PLC、PMAC三方之间通信程序完全满足数控机床的工作要求.     

复合材料预制件单面双针缝合装备技术研究

缝合技术能有效改善复合材料层间强度、提高损伤容限,通过缝合连接可以制备整体成型结构件。基于工业缝纫机工作原理,通过研究引线针、钩线针在形成线圈过程中的配合,建立了双针运动行程关系,并设计了凸轮曲柄连杆机构实现双针协同运动,将单面双针缝合头与三轴联动平台结合缝合预制件。探索双针夹角对线圈成型的影响,实验结果显示双针夹角为45°~60°时稳定形成线圈概率最高,达到90%,夹角过大或过小都会使线圈形成概率降低,实验验证了单面双针缝合装备结构设计的合理性,为装备优化提供了理论依据。     

纤维缠绕张力控制系统新技术研究

在张力控制系统硬件构成和软件总体结构的基础上,重点研究控制软件中数据采集与处理模块中的相关技术,包括多线程技术、多媒体定时器技术、双缓冲区技术等。这些技术的成功应用,不仅提高了张力控制系统的实时性、稳定性以及精确性,同时改善了实时数据存储及其动态曲线显示。     

基于开放结构控制器的可重构数控系统

讨论了可重构制造系统、可重构机床和可重构数控系统的内涵及关系，提出以开放体系结构控制器为基础构建可重构数控系统，并结合运动控制器的开放性，分析了数控系统重构的可行性。利用组件技术，阐述了可重构数控系统的实现机理和开发流程。最后，通过可重构数控系统的开发实例，表明该方法在实际应用中具有很好的实用性和易用性。