【摘要】： CFRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)因其優(yōu)異的性能，已被廣泛用于宇航、導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)、汽車、化工、機(jī)械、紡織、醫(yī)療器材以及文體用品等各個(gè)領(lǐng)域。國(guó)外CFRP自動(dòng)碳纖維帶鋪放工藝已經(jīng)非常成熟，而該項(xiàng)技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)還處于起步階段，研究開發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)纖維鋪放設(shè)備已成為亟待解決的課題。 本課題使用Solidworks軟件設(shè)計(jì)了一臺(tái)用于平面鋪放的龍門式碳纖維帶鋪放機(jī)的鋪放頭。它主要包括放卷裝置、切割裝置、加熱裝置、鋪放壓緊裝置、帶缺陷檢測(cè)裝置、測(cè)速測(cè)壓裝置及底紙收卷裝置。包括四個(gè)軸，在切割裝置上安裝了三個(gè)軸(包括兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸)，在鋪放輥上安裝了一個(gè)軸，這四個(gè)軸都是在微機(jī)控制下協(xié)同運(yùn)動(dòng)。在鋪放頭內(nèi)有一套碳纖維帶切割機(jī)構(gòu)，它可以沿著任意角度對(duì)碳纖維帶進(jìn)行切割，采用超聲波切割刀進(jìn)行切割，定位精確，切割快速，保證了碳纖維帶切割邊界的完整性和整齊性，為當(dāng)前碳纖維帶的切割難題提供了一個(gè)實(shí)用的解決方法。最終的碳纖維帶鋪放頭能夠完成整個(gè)碳纖維帶放卷、切割、加熱、鋪放、壓緊、測(cè)速、底紙回收整個(gè)鋪放流程。 本課題以COSMOSWorks為平臺(tái)，對(duì)鋪放輥機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，驗(yàn)證碳纖維帶的鋪放過程中，滑塊與滑軌之間的徑向壓力對(duì)滑塊滑軌的磨損狀況。 本課題還分別嘗試使用Animator及OpenGL兩種方式，對(duì)鋪放的過程和線型進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真。Animator完全集成于Solidworks中，因此其動(dòng)畫制作相對(duì)容易、直觀，但參數(shù)化效果差；最終側(cè)重選擇了在Visual C++平臺(tái)上，使用OpenGL通過編程方式對(duì)整個(gè)鋪放過程進(jìn)行了仿真，在仿真過程中，鋪放帶可以沿著橫向、縱向及斜向等不同方位對(duì)碳纖維帶進(jìn)行鋪放，同時(shí)可以修改鋪放速度、鋪放角度、鋪放層數(shù)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)鋪放過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH122
【圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文的示意圖【7]。圖1一1伸臂式鋪放機(jī)圖1一2龍門式鋪放機(jī).2課題來源武漢理工大學(xué)復(fù)合材料纏繞裝備研究所預(yù)研項(xiàng)目。.3課題研究的目的及意義由于樹脂基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比模量，抗疲勞、耐腐蝕、成形工藝性好以及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為航空航天領(lǐng)域與鋁合金、欽合金和鋼并駕齊驅(qū)的四大結(jié)構(gòu)材料之一。由于復(fù)合材料纖維制品以其優(yōu)異的性能已經(jīng)在軍事、航空和航天領(lǐng)域成為不可替代的關(guān)鍵性戰(zhàn)略物資。當(dāng)前復(fù)合材料正處在蓬勃發(fā)展的新階段，其突出的特點(diǎn)是應(yīng)用向多領(lǐng)域發(fā)展，應(yīng)用的規(guī)模越來越大，帶動(dòng)了設(shè)計(jì)手段、制造工藝方法和設(shè)備以及各種原材料向著與之相適應(yīng)的水平發(fā)展和提高。比如在航空領(lǐng)域，近年來又有了新的飛躍式發(fā)展:在大型民用飛機(jī)上開始大規(guī)模應(yīng)用復(fù)合材料，歐洲空客公司的大型客機(jī)A380全機(jī)復(fù)合材料用量達(dá)到結(jié)構(gòu)總重的20%以上，美國(guó)波音787復(fù)合材料用量也高達(dá)50%，其機(jī)身、機(jī)翼等主結(jié)果幾乎全部由復(fù)合材料制成。又如在風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域

明把鋪放頭作為單獨(dú)的部分來進(jìn)行敘述。本設(shè)計(jì)的鋪放機(jī)采用龍門式，鋪放機(jī)身部分機(jī)構(gòu)如下圖所示，鋪放機(jī)身主要實(shí)現(xiàn)四個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，分別是:縱向粱的縱向運(yùn)動(dòng)、橫梁橫向運(yùn)動(dòng)、升降臂的升降運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)架的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如圖2一l是鋪放機(jī)床的模型圖[12][13][141[15]。圖2一1鋪放機(jī)模型圖

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張建寶;肖軍;文立偉;齊俊偉;黨旭丹;;自動(dòng)鋪帶技術(shù)研究進(jìn)展[J];材料工程;2010年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張建寶;復(fù)合材料自動(dòng)鋪帶控制及工藝關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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1 胡小立;纖維絲鋪放機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 熊亮;圓錐體斜纏機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

3 趙朋舉;網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的多束纖維鋪放頭研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

4 王會(huì)會(huì);縫線鋪放機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2719473