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随着材料科学技术的不断发展与创新,涌观出许多新型复合材料并成功应用于社会发展的各个领域。新型复合材料的成型工艺也随之不断发展,其中自动铺放成型工艺在近30年发展尤为突出,并且已发展成为未来航空航天、军工等领域装备高效能化关键核心技术。由于具有产品强度高、可整体成型性等,能更好发挥纤维高强度特性等特点,得到了广泛的应用。
全球玻璃纤维产品不断发展,产品已是日新月异、琳琅满目。铺放机作为生产新型复合纤维制品的专用制程设备,它的研发及生产运用在国外也只有30多年的历史,在中国机械装备制造业也是一个新兴门类。通常的纤维铺放设备大多应用于大型筒段件、圆柱体及大型锥台等的铺放,而国内对于特殊曲率曲面的铺放还处于起步阶段,只有部分高校和科研院所着手于此项课题的研究,所以本课题将针对特殊曲率曲面铺放设备的设计与开发进行探索并提出自己的看法。
本文针对特殊曲率曲面(双曲面)的特点,选定三种铺放线型,并在此基础上设计一台六轴门式试验铺放机,以满足对特殊曲率曲面铺放需求的研究,文章提出了门式铺放机的整体设计方案、设计目标和基本功能要求,给出了铺放机的整体结构、各运动轴传动部件及细部执行机构。整个设计Pro/E三维辅助设计软件为平台,对试验用铺放机进行三维造型设计。由于是试验用铺放机,为方便以后改进调整,我们利用Pro/E对关键部件参数化设计,建立部分零件的标准件库,这样在以后设计改进中缩短设计周期,提高设计效率。另外为使设备运行更加直观,对整个设备进行运动仿真,以尽早发现和解决存在的问题,使设计更加合理并采用。最后采用ANSYS软件对重要受力部件进行有限元应力分析,为优化结构提供了有力的参考依据。