大型复合材料构件铺带机上的重大技术突破

新视点NEW VIEWPOINT64航空制造技术２００６年第３期目前，复合材料在飞机上的应用已非常广泛，但在２０世纪９０年代初复合材料市场曾一度陷入低靡，究其原因是由于复合材料设计制造的复杂性造成了成本壁垒，人们开始认识到只有重视性能和成本的平衡，才能使复合材料展现辉煌。

随着复合材料先进技术的成熟，使其性能最优和低成本成为可能，大大推动了复合材料在飞机上的广泛应用。

本文在介绍国外复合材料在飞机上广泛应用的基础上，对作为技术保障的数字化设计技术和先进制造技术进行了分析研究。

从国外情况看，各种先进的飞机都与复合材料的应用密不可分，复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。

下面介绍复合材料在飞机上应用的发展趋势。

（１）　复合材料在飞机上的用量日益增多。

复合材料在飞机上的应用评述北京航空航天大学机械工程及自动化学院 张丽华 范玉青复合材料用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比表示，纵观复合材料在民机上的发展情况发现，无论是波音公司还是空中客车公司，随着时间推移，复合材料的用量都呈增长趋势。

最具代表意义的是空客公司的Ａ３８０客机和波音公司最新推出的７８７客机。

在Ａ３８０上仅碳纤维复合材料的用量就达３２ｔ左右，占结构总重的１５％，再加上其他种类的复合材料，估计其总用量可达２５％左右。

７８７上初步估计复合材料用量可达５０％，远远超过了Ａ３８０。

另外，复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势。

（２）　应用部位由次承力结构向主承力结构过渡。

飞机上最初采用复合材料的部位有舱门、整流罩、安定面等次承力结构，目前已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。

从１９８２年开始用复合材料制造飞行操纵面（如Ａ３１０－２００飞机的升降舵和方向舵），空客公司在主承力结构上使用复合材料已有２０多年的经验。

在Ａ３８０上采用的碳纤维复合材料大型构件主要有中央翼盒、翼肋、机身上蒙皮壁板、机身后段、机身尾段、地板梁、后承压框、垂尾等，大量的主承力结构都采用了复合材料。

大型机身复合材料加筋壁板制造技术及应用随着航空工业的发展，大型飞机的制造成为了航空工业的主要发展方向之一。

大型飞机的机身结构需要具备轻质、高强度和耐腐蚀等特点，而复合材料加筋壁板则成为了大型飞机机身结构制造中的一种重要技术。

本文将对大型机身复合材料加筋壁板制造技术及应用进行探讨。

一、复合材料加筋壁板的制造技术1.复合材料加筋壁板的材料选择复合材料加筋壁板是由多种材料复合而成的，其主要包括复合材料、加筋材料和表面涂层材料。

复合材料通常采用碳纤维、玻璃纤维或者碳纤维/玻璃纤维混合材料。

加筋材料通常选用铝合金或者钛合金。

表面涂层材料通常选用环氧树脂或者聚酯树脂。

2.复合材料加筋壁板的制造工艺（1）预制加筋材料：首先，将所选用的复合材料、加筋材料和表面涂层材料按照一定的配方比例混合，并通过模具预制成加筋材料。

（2）复合材料加筋壁板的成型：然后，将预制的加筋材料放置在模具中，再利用真空吸引或者压力成型技术将复合材料与加筋材料进行复合，形成复合材料加筋壁板的初步结构。

（3）硬化处理：最后，对复合材料加筋壁板进行硬化处理，使其具备一定的强度和刚度，以便满足实际使用的要求。

3.复合材料加筋壁板的成型技术对于大型机身复合材料加筋壁板的成型技术，通常采用自动化生产线进行精密成型。

利用自动化生产线，可以实现对复合材料加筋壁板的精确控制，提高生产效率和产品质量。

二、大型机身复合材料加筋壁板的应用1.适用范围大型机身复合材料加筋壁板通常用于大型飞机的机身结构中，包括机身壁板、机身隔板和机身翼肋等部件。

2.优势特点（1）轻质高强度：由于采用了复合材料和加筋技术，大型机身复合材料加筋壁板具备了较低的比重和较高的强度，能够满足大型飞机对轻量化和高强度的要求。

（2）优异的抗腐蚀性能：由于采用了耐腐蚀的表面涂层材料，大型机身复合材料加筋壁板具备了较好的抗腐蚀性能，减少了机身结构的维护成本和维护周期。

（3）便于制造和安装：由于采用了自动化成型技术，大型机身复合材料加筋壁板能够实现精准的加工和高效的安装，减少了制造和安装的成本和时间。

复合材料自动铺丝技术研究进展The Research Progress of Automated Fiber Placement Technology for Composites摘要：复合材料自动铺丝技术是在航空航天工业发展起来的一种“低成本，高性能”的先进复合材料自动化制造技术。

自动铺丝技术在降低复合材料构件制造成本，提高生产效率和构件性能等方面具有极大的潜力，得到工业发达国家的高度重视。

本文对自动铺丝的原理、特点、CAD/CAM核心技术以及自动铺丝技术的国内外发展历程与应用进行了全面的介绍，最后展望了自动铺丝的发展前景。

关键词：复合材料，自动铺丝，CAD/CAMAbstract：Automated Fiber Placement is a sort of automated manufacture technology which was raised first at the field of aeronautics and astronautics, and through it, thelow-cost and high-quality advanced composite material can be produced. Automated Fiber Placement has great potential in reducing manufacturing costs, improving efficiency and function, gaining much attention of industrial development countries. In this paper, the principle and characteristic of Automated Fiber Placement, the core technology of CAD/CAM, the domestic and foreign development process and application of Automated Fiber Placement is fully discussed. Finally, the development outlook of Automated Fiber Placement is prospected.Key words: composite materials, Automated Fiber Placement, CAD/CAM1.引言复合材料是指由两种或两种以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而形成的一种多相固体材料[1]。

大型复合材料壁板先进制造技术及应用李林【摘要】The large and integrative composite panels can not only reduce the plane weight, but also improve the plane performance, simplify assembly. Because of layup complexity in the large-sized co-cured composite part, it is dif-ficult for traditional molding technology and quality is unstable. With the theory of design for manufacture, DFM, and ap-plying the advanced digital manufacture technique to the composite part , it is a good method for solving the large-sized composite panel manufacture.%大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,简化装配工艺.大尺寸共固化的复合材料制件铺层结构复杂,传统成型工艺难度大,质量稳定性差,组合元件形位尺寸有偏差.随着设计制造一体化(DFM)理念的出现,先进数字化制造技术在复合材料零件制造方面的应用很好地解决了大尺寸复合材料壁板类零件制造的难题.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】5页(P105-109)【关键词】设计制造一体化;自动铺带;加热预成型;激光定位组合【作者】李林【作者单位】航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司,沈阳 110850【正文语种】中文相较金属材料，复合材料有较好的比刚度、比强度、耐疲劳、抗冲击、耐腐蚀性能。

自动铺带技术在复合材料制造中的应用探索自动铺带技术是一种现代化的复合材料制造方法，通过利用机器人或自动化设备来将预浸料或干型纤维材料连续地铺放在模具上，进而实现复合材料的制造。

这种技术相比传统的手工铺带，具有更高的生产效率、更好的一致性和更高的品质控制。

本文将探讨自动铺带技术在复合材料制造中的应用，并分析其优势和潜在的挑战。

一、自动铺带技术的优势1.提高生产效率：自动铺带技术利用机器人或自动化设备代替人工操作，能够大幅提高生产效率。

在传统的手工铺带中，工人需要一遍遍地将铺带逐一放置，而自动铺带技术可以连续不断地进行铺带，大大减少了制造时间。

2.保证产品一致性：自动铺带技术能够精确地控制铺带的速度、压力和纤维摆放方向，保证每一块复合材料的质量一致性。

而手工操作容易受到工人技术水平和疲劳程度的影响，导致产品质量的波动。

3.提高产品质量：自动铺带技术可以实现更精确、更均匀地铺放纤维材料，避免了手工操作中可能出现的误差。

同时，自动铺带技术还能控制纤维材料的厚度和纤维摆放的角度，使得复合材料具有更好的力学性能和表面质量。

二、自动铺带技术在复合材料制造中的应用1.航空航天领域：复合材料在航空航天领域具有广泛的应用前景，而自动铺带技术可以大幅提高复合材料的制造效率和产品质量。

通过自动铺带技术，可以制造出轻质、高强度的航空航天结构件，满足航空航天工业对材料性能和质量控制的高要求。

2.汽车工业：自动铺带技术在汽车工业中有着广泛的应用。

通过在汽车零部件中使用复合材料，可以实现车身的轻量化，并提高汽车的燃油效率。

自动铺带技术可以大幅提高复合材料零部件的制造效率，满足汽车工业对大规模生产和高品质产品的需求。

3.建筑领域：自动铺带技术也可以应用于建筑领域的复合材料制造。

复合材料在建筑领域有着广泛的应用前景，可以用于制造建筑结构件、装饰材料等。

自动铺带技术可以提高建筑材料的生产效率，同时保证产品的一致性和质量，满足建筑行业对快速和高质量产品的需求。

大型民用飞机复合材料承压框结构及工艺发展分析1. 引言1.1 引言复合材料承压框结构具有高强度、轻质的优点，可以减轻飞机结构的重量，提高飞机的飞行性能。

随着复合材料技术的不断发展，大型民用飞机复合材料承压框结构的设计和制造也在不断完善和改进。

本文将对大型民用飞机复合材料承压框结构及其工艺发展进行分析，探讨复合材料在航空领域的应用、承压框的工艺发展、结构优势以及未来发展趋势。

通过对复合材料承压框结构的研究和分析，可以为飞机制造业的发展提供重要的参考和借鉴。

2. 正文2.1 大型民用飞机复合材料承压框结构大型民用飞机复合材料承压框结构是指采用复合材料制造的支撑飞机机身的框架结构。

相比传统的金属材料，复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，在航空领域得到广泛应用。

复合材料承压框结构的设计和制造需要考虑多种因素，如力学性能、热性能、耐久性等。

近年来，随着航空工业的发展，复合材料承压框的工艺技术也在不断创新和提高。

复合材料承压框的结构优势主要包括强度高、刚度大、疲劳寿命长、抗冲击性能好等特点。

这些优势使得复合材料承压框在大型民用飞机中得到广泛应用。

未来，随着复合材料技术的不断发展和完善，复合材料承压框的发展趋势将更加倾向于轻量化、高强度、高效率的方向，为大型民用飞机的性能提升和燃油效率提高提供更好的支持和保障。

2.2 复合材料在航空领域的应用在航空领域，复合材料应用广泛且日益普遍。

由于复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，因此在大型民用飞机的结构中得到了广泛应用。

在飞机的机身结构中，复合材料被广泛应用于机身外壳、机翼和尾翼等部位。

复合材料的轻质高强度使得飞机整体重量得以减轻，从而提高了飞机的燃油效率和飞行性能。

复合材料的自由成型性也使得飞机的外形更加复杂多样化，提高了飞机的设计灵活性。

在飞机的内部结构中，复合材料也得到了广泛应用。

在飞机的座椅、隔音板、内饰等部位，复合材料的耐高温、耐磨损等性能使得飞机内部更具舒适性和安全性。

自动铺带技术在航空复合材料制造领域的应用先进复合材料已经成为航空航天器主要结构材料，各类飞机的复合材料用量近年来迅速增加。

飞机复合材料主承力构件主要采用预浸料成形技术制造，而自动铺放成形是替代人工铺叠、提高质量和生产效率的关键，在制造大型复合材料构件时优势极为突出。

以大型飞机为例，从A380到B787，A350，其复合材料用量大幅度增加，正是由于自动铺放技术的发展与应用起到了关键作用。

为此，在接下来的文章中，将围绕自动铺带技术在航空复合材料制造领域的应用方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

标签：自动铺带技术;航空;复合材料引言：具有高效率、高质量和低成本优点的自动铺带铺放技术已经成为发达国家航空复合材料构件的成熟制造技术，这一制造技术在国内的引进和发展，也必将在国产大飞机的研制和生产中占有重要的地位，为国产大飞机的顺利升空提供强有力的技术支撑。

1. 自动铺带技术的发展所谓自动铺带技术，就是采用数控铺层设备，通过数字化、自动化的手段实现复合材料预浸布、带的连续自动切割和自动铺放。

主要工作过程为：将复合材料预浸料卷安装在铺放头中，预浸材料由一组滚轮导出，并由压紧滚轮或可随形机构压紧在工装或上一层已铺好的材料上，切割刀将材料按设定好的方向切断，能保证铺放的材料与工装的外形相一致。

铺放的同时，回料滚轮将背衬材料回收。

自动铺带作为典型的增料加工成型技术，其成型设备的制造技术涉及机电装备技术、CAD/CAM软件技术和材料工艺技术等多个研究领域，可实现：第一，大限度地利用单向预浸带（优于手工铺层采用的预浸布），并可减轻结构重量;第二，可更自由地设计铺层，发挥复合材料可设计性优势，在应力梯度和应力异常的区域选择性铺放补强，实现了整个结构的零剩余强度;第三，提高工作质量和铺放效率。

采用该技术，可提高复合材料裁片外形、纤维方向等几何参数的精确度和铺叠位置、方向、角度的准确性，从而避免了人为铺放产生的偏差，如产品出现缺陷的几率大、零件制造质量重复性差、质量分散性大，以及尺寸精度和铺放位置准确度不能满足大尺寸、高精度零件制造的要求等问题。

航空复合材料零件自动铺带技术研究航空航天复合材料由于其高强度、高比刚度、良好的疲劳性能和设计而被广泛用于航空航天工程，例如飞机材料。

随着科学技术的发展，航空复合材料制造技术逐渐趋于一体化、自动化、成本化，复合材料的质量逐渐成为各大飞机制造商竞争的重要举措。

因此航空航天复合材料的研发和应用是非常重要的。

标签：航空复合材料;设计与制造;发展趋势引言在我国，航空航天复合材料于20世纪60年代引入，并且越来越广泛地被广泛使用。

空间科学技术的发展促进了飞机在高空、高速、智能化方向和成本方向上的不断发展，航空航天复合材料的发展，实现了制造技术和材料特性的突破。

我国航天复合材料的研究时间较晚，复合材料的设计和制造不足，复合材料的种类较少。

并且整体性能较差，因此要进行有效生产，必须付出很大的努力来提高设计和制造水平。

一、当前的发展趋势目前大型外国军用、民用飞机复合部件的份额迅速上升，波音787客机使用超过50%的复合部件结构，A350复合部件将占结构重量的52%，俄罗斯MC21的发展，复合材料量也將是结构重量的40%至45%。

A400 M军用输送机上的复合材料数量已达到结构重量的35%。

国产复合材料在ARJ21并未广泛使用，大型零件仅在舵上使用复合材料。

大型飞机正在开发中，考虑到目前和飞机制造与国际先进水平存在差距，相对于国外A380、波音787、A350、A400 M、MC21和其他大型飞机落后至少7-8年。

以及国内设计能力、试验能力、生产设备和技术水平条件有限，对大型飞机复合构件的核算至少不小于25%（重量），采用机翼或水平舵复合结构。

同时对于复合材料零件的生产，自动铺带技术是目前最有效的制造工艺。

二、自动铺带技术的发展所谓的自动铺带技术，是利用数控设备帘布层，通过数字化，复合预浸料的自动化手段，连续自动切割和自动胶带放置。

主要工艺：复合预浸料卷安装在贴装头中，预浸材料由一组辊组成，由压辊按压机构或保形层制成或在工具上平面化。