復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用

何大亮 劉琦 唐珊珊 張新娟

摘要：現(xiàn)如今，隨著航天航空行業(yè)迅速發(fā)展，航空制造業(yè)也迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多復(fù)合材料，而且復(fù)合材料在航空制造的應(yīng)用比例達(dá)到了50%。因此，復(fù)合材料在航天制造領(lǐng)域具有至關(guān)重要的作用。這些復(fù)合材料大多數(shù)都采用了自動(dòng)化鋪絲技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)低成本、高效率制造。本文從航空制造領(lǐng)域復(fù)合材料和自動(dòng)鋪絲技術(shù)進(jìn)行論述，著重研究和分析復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航天制造領(lǐng)域應(yīng)用存在的問(wèn)題和優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料;自動(dòng)鋪絲技術(shù);航空制造領(lǐng)域;應(yīng)用

一、前言

復(fù)合材料在航天制造的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，能夠提高生產(chǎn)的效率和制造的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，但復(fù)合材料在航天制造的應(yīng)用對(duì)制造技術(shù)的要求日益提高，從而出現(xiàn)了自動(dòng)鋪絲技術(shù)、纖維纏繞技術(shù)和自動(dòng)鋪帶技術(shù)等。隨著復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，使原有的手工鋪放和自動(dòng)鋪帶等技術(shù)不滿(mǎn)足制造和復(fù)合材料的要求，而自動(dòng)鋪絲技術(shù)能夠更加有效的應(yīng)用復(fù)合材料，發(fā)揮出復(fù)合材料的最大性能。現(xiàn)如今，許多航空制造公司對(duì)于復(fù)合材料的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但對(duì)自動(dòng)鋪絲技術(shù)仍然不成熟。因此，必須要探究自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

二、航空制造的復(fù)合材料和自動(dòng)鋪絲技術(shù)概述

2.1航空制造的復(fù)合材料概述

在20世紀(jì)70年代以后，我國(guó)航空制造領(lǐng)域?qū)?fù)合材料的使用量不斷增加。航空制造領(lǐng)域的復(fù)合材料包括碳纖維、玻璃纖維、橡膠制品和石棉水泥等。（如表一所示）復(fù)合材料能夠減輕飛機(jī)重量，方便安裝和拆除，提高飛機(jī)的抗風(fēng)性和強(qiáng)度等性能，而且在航空制造領(lǐng)域中，對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越重視，越來(lái)越多的復(fù)合材料使用在航空制造中。航空制造的復(fù)合材料按照基體能夠分為有機(jī)復(fù)合材料、無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料和金屬?gòu)?fù)合材料三大類(lèi);按照增強(qiáng)體類(lèi)型能夠分為顆粒增強(qiáng)型、纖維增強(qiáng)型和板狀復(fù)合型材料三大類(lèi)。

2.2自動(dòng)鋪絲技術(shù)概述

現(xiàn)如今，鋪絲材料有預(yù)浸料絲束和干纖維絲束兩種，且材料寬度常用為6.35mm、12.7mm，偏差在0.125mm左右。復(fù)合材料在航空制造的應(yīng)用離不開(kāi)自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，尤其是自動(dòng)自動(dòng)鋪絲技術(shù)。自動(dòng)鋪絲技術(shù)是由鋪絲頭將預(yù)浸料絲束進(jìn)行集束成帶，按照規(guī)劃的線(xiàn)路進(jìn)行鋪放，在鋪放過(guò)程中，可以根據(jù)規(guī)劃路線(xiàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，不僅可以鋪放在凹凸面和曲面，而且可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)口、補(bǔ)強(qiáng)等要求，是角度偏差更小，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在鋪放過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)預(yù)浸料絲進(jìn)行單獨(dú)控制和鋪放。自動(dòng)鋪絲技術(shù)已經(jīng)在波音機(jī)、軍機(jī)等方面開(kāi)始使用，而且能夠提高制造的質(zhì)量和效率。例如：波音787、A350和軍機(jī)F-22等在制造中都采用了自動(dòng)鋪絲技術(shù)。沒(méi)有自動(dòng)鋪絲技術(shù)，很難制造大型的客機(jī)，而且難以完成S型進(jìn)氣道等技術(shù)。因此，自動(dòng)鋪絲技術(shù)具有重要的戰(zhàn)略意義，而且對(duì)航空制造業(yè)具有至關(guān)重要的作用。

三、復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，許多航空企業(yè)已經(jīng)擁有相應(yīng)的自動(dòng)鋪絲技術(shù)，能夠在一定程度上提高航空制造的質(zhì)量和效率。例如：波音787、A350和軍機(jī)F-22等在制造中都采用了自動(dòng)鋪絲技術(shù)。但復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)也存在著技術(shù)不完善、缺乏監(jiān)測(cè)體系和應(yīng)用不足等問(wèn)題。

3.2復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)的應(yīng)用存在的問(wèn)題

現(xiàn)如今，復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)的應(yīng)用存在著一定的問(wèn)題，影響著自動(dòng)鋪絲技術(shù)的使用，也影響著制造的質(zhì)量和效率。

（1）缺乏復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲的應(yīng)用體系

在實(shí)際制造中，一些制造企業(yè)缺乏對(duì)復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲的應(yīng)用體系，導(dǎo)致不能很好的應(yīng)用該技術(shù)，使復(fù)合材料不能很好的發(fā)揮出最大作用。在制造時(shí)，缺乏專(zhuān)業(yè)人員對(duì)該技術(shù)的使用，存在使用不規(guī)范的現(xiàn)象。

（2）缺乏復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲監(jiān)測(cè)體系

在航空制造中缺乏相應(yīng)的監(jiān)測(cè)體系，一些監(jiān)測(cè)體系并沒(méi)有落實(shí)，而且一些制造單位的管理和控制方案與實(shí)際的管理和控制措施不符合，導(dǎo)致在實(shí)際的質(zhì)量管理和控制時(shí)，并不能有效的進(jìn)行質(zhì)量管理和控制，不能保證制造的質(zhì)量。有些制造單位的監(jiān)測(cè)體系不完善，對(duì)該技術(shù)使用后并沒(méi)有進(jìn)行仔細(xì)的檢查和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。一些施工單位受傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式的制約，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)的方法不合理、不科學(xué)，不能有效的監(jiān)測(cè)出復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)在使用時(shí)存在的問(wèn)題，影響著航空制造的質(zhì)量。

3.3加強(qiáng)復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用措施

自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航空制造的應(yīng)用存在著一定的問(wèn)題，必須要積極研究積極方案，不斷的改進(jìn)該技術(shù)，提高該技術(shù)的使用率，從而能夠保證制造的質(zhì)量和效率。

（1）完善監(jiān)測(cè)體系

運(yùn)用科學(xué)、合理的方法來(lái)完善監(jiān)測(cè)體系，采用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的技術(shù)來(lái)規(guī)范自動(dòng)鋪絲技術(shù)，從而保證制造質(zhì)量。完善監(jiān)測(cè)的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)自動(dòng)鋪絲技術(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，運(yùn)用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)來(lái)判斷該技術(shù)在使用過(guò)程中是否出現(xiàn)問(wèn)題。

（2）完善自動(dòng)鋪絲技術(shù)，重視自動(dòng)鋪絲技術(shù)的應(yīng)用

必須要完善自動(dòng)鋪絲技術(shù)，保證該技術(shù)能夠更好的發(fā)揮出復(fù)合材料的作用，從而促進(jìn)復(fù)合材料在航空制造的應(yīng)用。也要重視對(duì)自動(dòng)鋪絲技術(shù)的應(yīng)用，必須要了解自動(dòng)鋪絲技術(shù)的作用，從而加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)鋪絲技術(shù)的應(yīng)用。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的作用。因此，必須要加強(qiáng)該技術(shù)的應(yīng)用，努力改進(jìn)該技術(shù)，從而推動(dòng)航空制造行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]池召艷，周曉芹國(guó)外復(fù)合材料纖維自動(dòng)鋪放編程軟件的功能特點(diǎn)及分析[J]航空制造技術(shù)，2014（12）：64-67.