數字化技術在復合材料構件研制中的應用

張延京，楊忠，李俊英，李健平

(西安工業大學材料與化工學院，陜西西安710021)

所謂的復合材料，就是具備高強度、高硬度的增強材料。復合材料與普通材料相比，具有高強度、高硬度、良好的抗疲勞性和抗腐蝕性等特征，被廣泛的應用在鋪設基體中，是一種新型材料。

1 復合材料產品數字化的含義

由于飛機制造外形較為復雜，內部空間相對狹小，而且飛機制造所消耗的零件數量十分龐大，各部件之間的協調性十分復雜，質量要求相對較高。而復合材料應用于飛機制造產業中所帶來的效果十分顯著，不僅能夠輕易成型，適應各種復雜的構件，還能夠大量減少零件數量，從而使得協調關系更加簡單，保證了飛機制造的整體性，從而使得飛機結構的總重量降低，保證了飛機運行的可靠性和安全性。由此可見，對于航空領域中應用復合材料是十分重要的，尤其是在飛機制造行業中，性能優越的飛機都是在先進的復合材料技術支持的基礎上得以實現的。而新型飛機的不斷出現，都能夠極大的促成先進復合材料制造技術的迅猛發展。由此可見，復合材料在飛機制造中應用的數量和應用部位已經成為飛機是否先進的重要衡量依據。

2 數字化技術在復合材料構件研制中的應用分析

2.1 復合材料計算機輔助工藝快速設計技術

2.1.1 建立復合材料工藝標準規范

復合材料與其他材料的制作工藝有很多方面的不同，最主要的不同之處在于復合型材料在設計方案的一開始就能夠全面的表達出工藝的特征。這是因為在設計之初就針對性的決定了復合材料的結構和鋪層以及制作順序，所以復合材料的制作工藝在一開始就已經確定了。無論是工藝技術還是方案設計思路，對于復合材料標準進行規范是非常重要的。而且，通過對于復合材料制作工藝的規范化，這樣就能夠判斷出產品的公式是否符合標準，是否能夠被制造出來，還能夠對產品的結構進行選擇。要運用哪些材料、選擇怎樣的設備和工裝、要通過什么樣的方法進行檢測，有哪些因素能夠影響到復合材料的質量，這些問題都能夠通過規范化的標準得以明確，根據這些工藝規范，我們不僅能夠在材料進行生產的同時節約時間，還能夠極大地節約成本、制作經費和周期，促進了復合材料的工藝水平的不斷進步。

2.1.2 建立復合材料計算機輔助工藝設計系統

在CAPP系統的基礎之上，通過借鑒其成功的先進經驗，建立起適用于復合型材料的CAPP系統，既要能夠滿足復合材料制造的需要，又要滿足復合材料自身的特點。所以，對于復合材料的主要研究內容是建立起一個復合材料工藝設計的創作環境，保證工藝人員在這樣的工作環境中能夠方便、高效的進行復合材料的構件的工藝設計和信息管理。要保證復合材料的工藝設計信息庫和典型的工藝庫的不斷完善和發展。

2.2 復合材料構件工裝快速研制技術

對于復合材料構件工裝數字化技術的標準要逐漸的形成并確立，包括行業內認可的技術標準、管理標準以及應用標準。更要保證不斷的適應復合材料工藝的發展，開發出對應的裝備工具、而為繪圖工具等。要建立并完善工裝設計知識庫，典型工裝結構庫、標準件數據庫。在這寫關于工裝快速研制技術的設計體系中，要加大對于復合材料構件的工裝系統的知識驅動設計，建立起工裝數控的參數庫，這樣的做法不僅能夠保證符合材料構件的開發、研制時間大幅度的下降，還能夠降低復合材料的研制開發經費，降低生產的成本。從而達到增強復合材料質量的目的，進一步提高復合材料的產品競爭力。

2.3 復合材料自動剪裁技術

在CAPP系統的技術上，對應開發設計軟件形成統一的結構，保證產品的設計和工藝設計之間的無縫對接。剪裁系統的軟件開發應該集中在鋪層展開與排樣優化方面，還要做到預浸料的自動裁剪。這樣能夠保證對于復合材料的下料樣板的取消。

2.4 復合材料激光鋪層定位系統

對于復合材料專用軟件的不斷引進，并且對應的解決復合材料構件在實際生產過程中的再次開發，能夠將軟硬件之間進行合理的優化統一，這樣就能夠保證對于激光鋪層的精確定位，從而實現符合材料構件的dfm。這一技術在實際中的應用能夠取消鋪層的需求。

結束語

伴隨著復合材料工藝的不斷進步，大量的復合材料廣泛的應用于航空制造領域、軍民用飛機產品中。從目前情況來看，無論是國內飛機制造廠商還是國外的飛機制造廠商，在對于自身生產的復合材料構件都提出了更高的要求，例如改進產品工藝方法、提升制造效率、提高制造質量、降低綜合制造成本等。尤其是在自動化制造產業有了長足的發展，并且被廣泛的應用于制造行業中的形勢下，復合材料構件的加工制造設備與制造手段更加的智能化、自動化以及數字化，而且生產的工藝技術也朝著多元、融合的方向發展。

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