数控布带缠绕机机构实现及工艺方法研究

数控布带缠绕机是复合材料成型工艺中使用的关键设备之一。本文首先介绍了3种典型的布带缠绕方式——平行缠绕、重叠缠绕、斜叠缠绕及实现要求,同时对它们的特点进行了详细的分析比较;其次介绍了一种多功能(缠绕、磨削、测量)数控布带缠绕机的结构及各部分实现的功能;最后针对影响缠绕制品质量的关键物理参数(张力、压力、温度),结合实际应用,提出了一整套的参数控制方法。实验证明,采用本文方案研制的数控布带缠绕机有效地解决了复合材料成型过程中的关键技术问题,能够满足复合材料缠绕部件的加工性能要求。     

五轴联动数控纤维缠绕机及其张力系统的设计

五轴联动数控纤维缠绕机的研制成功,对缠绕工艺而言是一次技术性的飞跃。在一些复合材料缠绕成型工艺的研究中,一项重要的内容就是对施加在纤维上的张力进行精准地控制,以防止缠绕制品因张力的不合适而引起制品变形过大,从而降低制品强度和抗疲劳性能,影响制品的质量。本文的目的是研发一种新型的五轴数控纤维缠绕机,通过对五轴联动数控纤维缠绕机的整体结构的设计,以及对缠绕机张力控制系统的工作原理的分析和研究,设计了五轴联动数控纤维缠绕机的张力系统。该系统采用曲线拟合的数学描述方法实现对张力传感器的标定,再通过复合滤波消除干扰。该缠绕机在实际的使用过程中,精确且稳定,制品满足使用要求。     

微机控制纤维缠绕机的主机设计

一、前言玻璃及其他纤维复合材料在现代工业和尖端科学技术中的应用与日俱增,缠绕法成型是制造复合材料零件的重要工艺方法。采用缠绕法成型工艺必不可少的纤维缠绕机已经历了机械控制、程序控制和微型计算机控     

纤维铺放头机构的研究

纤维增强复合材料(FRP)铺放成型技术是在手工迭层铺放和纤维缠绕工艺的基础上发展起来的一种机械化、自动化成型工艺.在纤维铺放成型技术中,主要采用铺放头机构来实现铺放功能.该机构包括送料装置、加热装置、加压装置、剪切装置等.     

大型碳纤维缠绕机关键技术的研究

碳纤维复合材料越来越受到重视,碳纤维缠绕机是碳纤维复合材料的主要加工设备。为改变大型碳纤维缠绕机依靠进口的状况,自主成功研发了CR1500大型碳纤维缠绕机,此设备在自动控制、张力控制、轨迹控制等关键技术方面获得创新,并成功申报了专利。随着碳纤缠绕机技术的迅速发展,大型复杂碳纤维缠绕制品技术获得突破,碳纤维复合材料的应用也将进入全新的时代。     

热塑性复合材料机器人铺放系统设计及工艺优化研究

针对热塑性复合材料的铺放功能及其实际需求,以机器人为载体,开展了热塑性复合材料铺放设备关键技术及工艺优化研究。根据机器人铺放头特点,提出了铺放头总体设计方案,设计了加热、剪断、重送、夹紧、张力调控等功能模块,开发出了电气控制、PID张力控制、温度控制等控制单元,实现热塑性复合材料机器人铺放设备的搭建。采用GF/PP热塑性预浸料,开展工艺对比试验及检测试验,并探究了显微结构对力学性能的影响,结果表明：铺放工艺制备的试样中层与层间有明显区分,且结晶度较低,是造成其力学性能不及真空袋辅助成型的主要原因。采用响应面法优化了铺放工艺参数并进行试验验证,优化后铺放工艺成型构件的缺陷较少,其力学性能与真空袋辅助成型制备的构件相当,从而验证了热塑性复合材料机器人铺放设备的可行性及有效性。     

数控布带缠绕机的设计与开发

首先分析了缠绕机的工作方式、缠绕工艺及影响缠绕制品质量的关键因素。详细地介绍了一种新型数控布带缠绕机的结构、组成及实现方式。并对机床本体、ＣＮＣ数控系统、工业控制机系统和加工制冷四大部分的功能及工作原理作了介绍。同时,对影响缠绕制品致密性的关键物理参数—布带张力的控制及检测,作了较为详细的探讨。     

数控布带缠绕机的设计与开发

首先分析了缠绕机的工作方式、缠绕工艺及影响缠绕制品质量的关键因素。详细地介绍了一种新型数控布带缠绕机的结构、组成及实现方式。并对机床本体、ＣＮＣ数控系统、工业控制机系统和加工制冷四大部分的功能及工作原理作了介绍。同时，对影响缠绕制品致密性的关键物理参数－布带张力的控制及检测，作了较为详细的探讨。     

基于CPLD的布带缠绕机张力功放系统

缠绕张力是复合材料布带成型工艺中一个关键因素.针对布带缠绕机张力控制系统设计制作基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的张力功放电路和硬件电路,在MAX+PLUS Ⅱ软件环境中通过超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)编程完成了CPLD的内部逻辑设计.通过试验证明,该方案完全能够满足参数控制系统的要求,且具有灵活简单和升级方便等特点.功放系统已应用于某型缠绕机中.     

纤维缠绕/铺放一体机在大型构件上的应用

纤维缠绕和纤维铺放是复合材料构件的重要成型工艺方法,将两者结合应用于外形复杂的大型构件可以大大提高生产效率和产品质量。简要介绍了纤维缠绕/铺放一体机的总体机构,并对关键机构铺放头进行了描述。     

高压液动拉铆设备关键技术研究及设备研制

高压液动拉铆设备是环槽铆钉拉制成型的专用设备,论文主要研究了高压液动拉铆设备的关键控制技术,并进行了成套设备的研制.重点对工作过程中成型控制技术和系统可靠性进行了理论分析和试验验证,对设备结构设计和功能实现进行了详细介绍.     

塑料复合管夹层增强带缠绕设备的设计

开发用高强度纤维增强带作为增强层的塑料复合管道,可以提高管道的耐压性能和质量一致性,来满足市场所需。对塑料复合管中高强度纤维增强带缠绕的生产工艺和装备进行研究,着重分析增强带缠绕方法和在连续生产中的换带问题,设计了设备的总体结构,对核心零部件进行动力学分析,简要阐明设备的工作过程。     

Variable tension control for discontinuous tape winding of composites based on constant extension ratio

Discontinuous tape winding, which has obvious advantages in large extension ratio winding, is widely used in the molding of composites. Therefore, the research on technological parameters becomes the focus of many scholars. However, how to accomplish the variable tension control is usually not fully considered. Accordingly, the constant extension ratio and the smoothness of winding process cannot be ensured. Aiming at the problem of tension control, this paper first gives a comparatively deep research on the control method and the interaction mechanism of tension, extension ratio, automatic lap and automatic rectification. Then, according to the winding process features, the mechanical device and the mathematical model of tension control system are established respectively. With regard to the characteristics of PID controller and fuzzy controller, the fuzzy self-tuning PID controller is designed. As a result, the variable tension control is realized during the winding and lapping process, and the constant extension ratio is guaranteed. Finally, a sample application is presented for demonstration. By presenting the variable tension control techniques for discontinuous tape winding, the constant extension ratio of tapes is achieved, the consecution and the automation degree of winding process is improved as well. Thus, the quality of wound products is guaranteed.     

数控布带缠绕机设计与控制技术研究

从提高制品缠绕质量的角度出发,分析了布带缠绕方式、缠绕工艺及影响缠绕制品质量的关键参数,详细介绍了一种新型布带缠绕机的结构、组成及实现方式,并对机床本体、张力控制系统、温度控制系统、纠偏系统及数控系统的设计与开发中的关键技术作了较为详细的探讨。     

基于粉末本构模型和多体力学仿真的模架集成式粉末成形设备的设计

研制出一种新型的低成本、小体积、高精度的专用模架集成式粉末成形设备。以MSC.Marc与MSC.Adams软件相结合提出基于数值模拟的1 MN压机设计方法,即根据粉末压制试验构建末材料流动应力本构模型;通过该模型在MSC.Marc软件数值计算出所设计压机压制过程的模冲载荷;在分析模架集成式粉末成形设备各个模板在压制工过程运动特点的基础上,建立多体运动学数学方程;将所得模冲载荷作为边界条件加载到对模架集成式粉末成形设备在压制过程的模拟仿真;并在MSC.Adams软件中分析各个模板在压制过程中力学状态,从中分析该设备在实际工况下的可靠性。研制出电液比例阀和光栅尺相结合的控制系统,实现对缸同时驱动,解决不同模板之间的动作协调的问题,所研制试验样机实现零件轴向压制精度为±0.02 mm。实际压制过程所得各模冲载荷与模拟结果相一致,从而验证粉末成形设备设计所采用的本构模型是准确的,基于数值模拟进行粉末成形设备设计的方法的正确性。     

模压水泥瓦成型机气压传动系统设计

论述了模压水泥瓦成型机气压传动系统的特点、工作原理，比较详细地介绍了水泥瓦成型机气压传动系统设计特点。     

管道坡口成形机的新型液压驱动系统

管道坡口成形机是管道施工的关键设备。本文重点阐述管道坡口成形机液压驱动系统的关键部分——刀盘液压进给控制系统，它是一种独特新型局部闭环式进给系统，有效地解决了加工大直径、高硬且不均匀材质焊管时所遇到的困难。该液压驱动系统已成功地装在11台管道坡口成形机上，用于国家重点工程“西气东输工程”的管道坡口加工，加工性能全面超过了国际名牌管道坡口成形机。