论文部分内容阅读
树脂基复合材料由于其具有很高的比强度、比模量,抗疲劳、耐腐蚀以及可设计性强等特点,自发明之时就被用于军工、航空航天、化工等领域。 纤维缠绕增强塑料制品除了具有以上的优点外,还具有可靠性高、生产效率高、材料成本低等更为突出的特点。尽管如此,纤维缠绕工艺也有它的局限性。例如,在缠绕圆锥体时纤维丝从一端沿纵向缠绕到另一端,从而一层一层的缠出制品,由于圆锥体两端的半径是不一样的,所以会在制品的小端产生堆积,产生不必要的浪费;再如,当芯模表面存在凹面时,纤维就会架空;当芯模上存在较大面积的平面时,如箱体零件,在平面部分纤维的压紧力很小或几乎没有,而棱角部分的压紧力却非常大,这就导致部件的不同部分壁厚不均。 正是上述纤维缠绕工艺本身不可克服的缺点促使铺放技术的产生。铺放就是通过使用压紧辊或压紧头按照一定规律把纤维束或纤维带直接压在模具表面上。通常铺放头具有加纱(或带)和剪纱(带)功能,它可以根据需要在适当的地方减少或增加纱(带)的数量。这样不仅可以沿着弧形的路径铺放,而且可以大大节约原材料。 本文设计了一台用于铺放圆锥体的纤维铺放机。它包括8个轴,在机身上安装了6个轴(包括3个直线运动轴和3个旋转轴),在铺放头内安装了两个轴。这8个轴都是在微机控制下协同运动。这样铺放机可以控制铺放头到达空间的任意位置进行铺放。在铺放头内有一套加纱/剪纱机构,它可以同时将4股纤维束铺放到圆锥体芯模的表面,而且可以单独控制每一股纱线的输送和剪切。同时铺放头还具有将预浸纤维束加热的功能。 本文同时还对圆锥体的铺放规律进行了研究分析,并在此基础上设计了计算机仿真程序,对铺放的过程和线形进行动态仿真。