七坐標(biāo)數(shù)控纖維鋪放設(shè)備的控制系統(tǒng)及鋪放頭的研制.pdf

1、纖維增強(qiáng)塑料是復(fù)合材料的一種，用它制作的構(gòu)件具有重量輕、防腐蝕、抗疲勞損傷性能好、機(jī)械加工少和吸收雷達(dá)微波等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天等重要領(lǐng)域。
　　數(shù)控纖維鋪放技術(shù)是在纖維纏繞技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的樹脂基復(fù)合材料自動(dòng)化成型制造技術(shù)。纖維鋪放設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制，按照設(shè)定的軌跡完成芯模表面上的纖維鋪放任務(wù)。它可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變角度鋪放，并可成形凹曲面，且纖維帶寬可變化。它更適用于制造含有凹曲面的不對稱回轉(zhuǎn)體，具有溝槽、加強(qiáng)筋的殼體

2、等外形相對復(fù)雜的纖維增強(qiáng)制品，目前國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究工作剛剛起步。
　　按纖維鋪放路經(jīng)的要求,本課題所研究的七坐標(biāo)鋪放設(shè)備由3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)和纖維鋪放頭組成。對數(shù)控實(shí)驗(yàn)室原有六坐標(biāo)纏繞機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，保留其原有X,Y,Z，3個(gè)直線和主軸C軸坐標(biāo)，重新設(shè)計(jì)具有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)的手腕機(jī)構(gòu)。手腕一端與機(jī)床的伸臂坐標(biāo)連接，另一端連接鋪放頭，實(shí)現(xiàn)對末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)-鋪放頭位姿的控制。原有的機(jī)床，手腕機(jī)構(gòu)和鋪放頭組成七坐標(biāo)數(shù)控鋪放設(shè)備

3、。鋪放頭是鋪放設(shè)備的核心部分，用于將纖維鋪放到芯模表面。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部應(yīng)具有夾緊，重送，剪切和施壓等功能模塊，四個(gè)模塊按要求順序布置，相互獨(dú)立，通過增加模塊可以擴(kuò)展纖維紗束路數(shù)。各個(gè)模塊要完成的動(dòng)作由氣動(dòng)與伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)。
　　鋪放設(shè)備控制系統(tǒng)采用IPC+UMAC+PLC方案，構(gòu)成開放式七坐標(biāo)鋪放設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)。IPC機(jī)負(fù)責(zé)如數(shù)控程序編輯、狀態(tài)監(jiān)測等任務(wù)，UMAC運(yùn)動(dòng)控制器負(fù)責(zé)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡控制，PLC完成機(jī)床的邏輯控制功能。該系統(tǒng)