直升機復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線技術(shù)研究-文庫吧在線文庫
【正文】 采用專門的數(shù)控切割設(shè)備－自動剪裁機進(jìn)行預(yù)浸料的平面切割，實現(xiàn)預(yù)浸料的自動下料。復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的顯著區(qū)別在于采用數(shù)字量形式對產(chǎn)品進(jìn)行全面描述及數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)復(fù)合材料設(shè)計、材料、工藝的一體化。與此同時，對每一個要生產(chǎn)的零組件設(shè)計其加工工藝，設(shè)計或選擇其工裝夾具，指定原材料和計算材料定額，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)件、外購件等非生產(chǎn)零件的需求，編排工時定額等。除常用的CAD外，復(fù)合材料專用設(shè)計/制造軟件是實施復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化設(shè)計不可缺少的工具。復(fù)合材料設(shè)計人員完成鋪層設(shè)計后，自動從設(shè)定的鋪層定義生成三維實體后，基于該三維CAD模型生成鋪層展開數(shù)據(jù)，為制造做數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，鋪層展開數(shù)據(jù)進(jìn)一步提取生成下料機專用的下料文件和支持Virtek和General Scanning等激光投影系統(tǒng)的激光投影編碼（或提供中介APT格式文件），通過數(shù)據(jù)接口將上述文件信息分別輸入到自動剪裁機和激光鋪層定位系統(tǒng)，自動進(jìn)行優(yōu)化排樣、下料以及各鋪層的精確定位。(1) 蜂窩下面帶有開孔的鋪層需帶著開口展開成下料圖，但對于帶有開口超幅寬的鋪層，軟件展開下料圖（見圖16），需要在下料微機上對鋪層下料文件進(jìn)行調(diào)整（見圖17）； 圖16 圖17 (2) 對于蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板件，由于蜂窩具有一定的高度，蜂窩上面板的鋪層通過FiberSIM軟件生成的下料圖，不是很規(guī)范（見圖18），與相應(yīng)鋪層的激光投影范圍不協(xié)調(diào)，制造困難，需要對不規(guī)范的平面圖樣輸出文件進(jìn)行調(diào)整（見圖19），調(diào)整時要參考各鋪層的激光投影范圍進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)首件驗證后，確定各鋪層準(zhǔn)確的下料圖。圖13設(shè)計系統(tǒng)到制造車間的集成 圖14 車間制造執(zhí)行系統(tǒng)框架圖4 取得的成果復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)是一項龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我們本著總體規(guī)劃、分步實施的原則開展了項目的初步研究并取得了一些階段性成果，主要有：（1）制定了我國第一條飛機復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線的總體建設(shè)方案，初步建立了復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線體系框架，對國內(nèi)飛機制造業(yè)研究建立復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線具有重要參考價值；（2）改變了長期以來一直采用金屬件設(shè)計方法進(jìn)行復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計的模式，對復(fù)合材料構(gòu)件產(chǎn)品每一鋪層進(jìn)行數(shù)字化定義，實現(xiàn)了將復(fù)合材料構(gòu)件產(chǎn)品數(shù)字化定義數(shù)據(jù)從設(shè)計初期傳遞至工裝設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控剪裁設(shè)備和激光鋪層定位系統(tǒng)，基本打通了復(fù)合材料構(gòu)件在現(xiàn)有計算機軟、硬件及數(shù)字化制造設(shè)備條件下從設(shè)計到制造過程的數(shù)據(jù)流；（3）以復(fù)合材料構(gòu)件研制流程為主線，研究復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化工程環(huán)境中數(shù)據(jù)拓延和傳遞關(guān)系，開發(fā)了復(fù)合材料構(gòu)件制造過程信息管理系統(tǒng)、工藝快速設(shè)計系統(tǒng)、工裝快速設(shè)計工具集等軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口、實現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM/ERP的集成；（4）初步建立了工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工裝標(biāo)準(zhǔn)件庫、典型工裝結(jié)構(gòu)庫；（5）編制了復(fù)合材料制件工裝建模要求和數(shù)控編程通用要求兩項航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。(2）設(shè)計系統(tǒng)與分析系統(tǒng)的集成復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化設(shè)計/制造軟件FiberSIM提供數(shù)據(jù)接口輸出進(jìn)行有限元分析所必需的數(shù)據(jù)，保證了設(shè)計和分析共享同一CAD主模型。鋪層展開圖：鋪層設(shè)計完成后，應(yīng)用FiberSIM軟件曲面展開技術(shù)，將構(gòu)件的三維實體模型逐層展開生成鋪層的展開數(shù)據(jù)，將每一個曲面鋪層展開為一個對應(yīng)的二維平面圖形，用以輸入到排樣系統(tǒng)和自動下料機進(jìn)行自動排料和自動剪裁。初步選定材料和成形工藝后，通過FiberSIM軟件與分析軟件之間的接口將幾何模型和粗略的鋪層定義數(shù)據(jù)輸入有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并將區(qū)域劃分以及各區(qū)域的詳細(xì)鋪層定義數(shù)據(jù)反饋回復(fù)合材料工程環(huán)境進(jìn)行鋪層詳細(xì)設(shè)計，設(shè)計完畢再將鋪層詳細(xì)定義數(shù)據(jù)包括纖維真實走向和其它細(xì)節(jié)等輸入分析軟件包進(jìn)行設(shè)計驗證，如此反復(fù)修改、驗證直至達(dá)到最優(yōu)設(shè)計，分析是對設(shè)計結(jié)果的驗證，設(shè)計滿足分析提出的要求，設(shè)計人員與分析人員之間組成了一個閉環(huán)。 圖8 組件預(yù)覽界面 圖9下料數(shù)據(jù)復(fù)合材料專用設(shè)計/制造軟件FiberSIM基于構(gòu)件的CAD三維設(shè)計數(shù)據(jù)生成激光投影數(shù)據(jù)輸入到激光投影系統(tǒng)中，通過特殊反光鏡，控制激光束將構(gòu)件鋪層形狀輪廓線上的點依次投影到模具表面，由于點投影的更迭移動速度極快（
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