【摘要】：現(xiàn)代飛機(jī)性能的提升對(duì)復(fù)合材料及其成型工藝提出了更高的要求。自動(dòng)纖維鋪放技術(shù)作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料成型工藝,能夠高效地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的鋪放,其成型質(zhì)量在各種成型工藝中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。預(yù)浸絲束的張力是自動(dòng)鋪放中非常重要的工藝參數(shù),對(duì)最終產(chǎn)品的成型質(zhì)量有著直接的影響,不合適的張力會(huì)造成多種鋪放缺陷。因此,設(shè)計(jì)穩(wěn)定、響應(yīng)迅速的張力控制系統(tǒng)有著重要的意義。自動(dòng)鋪絲機(jī)的鋪絲頭在工作過(guò)程中需要經(jīng)歷頻繁的加減速過(guò)程,其最大鋪放速度達(dá)到1m/s,最大加速度達(dá)到1.5m/s2。本文針對(duì)課題組開(kāi)發(fā)的16絲束自動(dòng)鋪絲系,提出一種基于力矩閉環(huán)模式的張力控制系統(tǒng),采用彈簧輥緩沖裝置解決急加速情況下張力過(guò)大的問(wèn)題。首先建立未加入彈簧輥時(shí)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模型,分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性并研究加入控制器后系統(tǒng)對(duì)典型信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)的響應(yīng)特性。仿真結(jié)果顯示,在目標(biāo)張力輸入信號(hào)為階躍信號(hào)時(shí)系統(tǒng)存在30.5%的超調(diào)量,在速度擾動(dòng)信號(hào)為斜率為2的斜坡信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)10.4%的張力波動(dòng),而在速度擾動(dòng)信號(hào)為階躍信號(hào)時(shí)則會(huì)出現(xiàn)高達(dá)132.4%的張力波動(dòng)。接著建立彈簧輥的動(dòng)態(tài)模型,以此為基礎(chǔ)研究其對(duì)張力控制系統(tǒng)響應(yīng)速度和張力峰值的影響。仿真結(jié)果表明,彈簧輥對(duì)張力控制系統(tǒng)的影響與其自身阻尼和彈性系數(shù)有關(guān),合適的參數(shù)不僅能防止絲束斷絲,還能提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。本文所研究設(shè)備中彈簧輥參數(shù)選擇如下:1.阻尼,50N·s,50N·/m到150N·s/m之間的彈簧輥能夠有效減小各種情況下的張力峰值;2.彈性系數(shù),需要綜合考慮阻尼的取值:阻尼取值小于10N·s/m時(shí),彈性系數(shù)取950N/m較為合適;當(dāng)阻尼大于10N·s/m時(shí),彈簧彈性系數(shù)取320N/m能夠獲得更好的控制效果。最后,構(gòu)建張力控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證系統(tǒng)性能以及不同彈性系數(shù)彈簧輥的張力控制效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所研究的自動(dòng)鋪絲機(jī)采用950N/m的彈簧能夠獲得最好的控制效果:勻速運(yùn)行下張力波動(dòng)率小于4%,以4.04m/s2加速時(shí)的張力波動(dòng)率為26.3%,且回紗迅速,能夠滿足自動(dòng)鋪絲機(jī)的使用要求。
【圖文】：

５０％？２００％，而自動(dòng)鋪放技術(shù)則為５％？２０％，相差巨大。顯然，手工鋪放無(wú)論從生產(chǎn)效逡逑率鋪放質(zhì)量和材料利用率上均已無(wú)法滿足日漸增加的復(fù)合材料構(gòu)件用量需求，在未來(lái)逡逑的大型飛機(jī)機(jī)構(gòu)制造中，自動(dòng)鋪放技術(shù)必將扮演越來(lái)越重要的角色。圖１－２顯示了自逡逑動(dòng)鋪放工藝在目前主要機(jī)型上的應(yīng)用，從圖中不難看出復(fù)合材料所占比例越大，自動(dòng)逡逑鋪放技術(shù)的運(yùn)用比例也就相應(yīng)增加。逡逑２逡逑

術(shù)逡逑按照所使用預(yù)浸料的形態(tài)可以分為自動(dòng)鋪帶技術(shù)（Ｔａ技術(shù)（Ｆｉｂｅｒｐｌａｃｅｍｅｎｔ，圖１－４），對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備分別邋Ｌａｙｅｒ，邋ＡＴＬ）和自動(dòng)鋪絲機(jī)（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ邋Ｆｉｂｅｒ邋Ｐｌａｃｅｍｅｎ化、高速成型、質(zhì)量可靠等特點(diǎn)。逡逑灥［］邐~栧義希眨耄掊義蟸枺蓿皺巫遠(yuǎn)檀際酰郟保福蒎甕跡保醋遠(yuǎn)趟考際蹂義，

本文編號(hào)：2619883