摘 要

复合材料自身优良性能决使得其在航空、汽车、工业各个领域有了巨大的发展空间，尤其是随着在航空航天领域的应用越来越广泛，复合材料自动纤维铺放技术在业界被越来越多的人注意到，越来越多的人投入其中，参与技术研发，设计。但是由于我国自动纤维铺放技术起步较晚，相比发达国家还是处于落后阶段，而现今铺丝技术的不成熟，设备性能优良性的不足让我国在复合材料领域的发展缓慢，使得复合材料推广的范围还比较有限，能够应用实现的情况还比较少。在复合材料成型技术领域中，自动纤维铺放技术是一种比较先进的技术，具备有优良的工作适应性，应用于各种各样、形状不一的复杂曲面铺放，无论是回转体还是非回转体，都可以实现铺放。从现今情况来看，我们中国当下阶段制作的铺丝机与发达国家还有不小的差距，对于工业生产需要，尚且不足，还需要更进一步铺丝技术发展，设计出更优良的铺丝机设备。本文通过参考各种铺丝设备的设计文献，针对铺丝设备丝束传输，丝束数量，各种复杂曲面的自适应铺放等问题进行8路丝束自适应铺丝头的设计。

根据模块化的思想铺丝头设计分为以下几大模块：剪切装置、压紧机构、重送机构，导向机构，加热冷却装置等。通过对铺丝机进行分类别、分版块逐一进行各个机构设计的方法，不仅可以深刻分析理解铺丝机的工作原理，而且可以使得设计过程更有序快捷，效率高。通过现实生活中调查观察与阅读文献了解国内的经常出现的问题，再结合课题的要求进行8路丝束自适应铺丝头的设计，实现要求的各种功能，也使得设计铺丝头更贴近解决现实问题，便于实现更多复杂曲面的铺放。

关键词：铺丝头 纤维铺放 复合材料 自适应

Abstract

Should make its own excellent properties of the composite materials in aerospace, automotive, industrial fields has the huge development space, especially with the more and more widely applied in the field of aerospace, automatic fiber composite material laying technology being noticed by the industry, more and more people, more and more people into it, involved in technology research and development, design. But because the automatic fiber laying technology in China started late, compared with developed countries still lag phase, now lay wire technology is not mature, the lack of equipment performance is better for the slow development in the field of composite materials in our country, makes promotion also limited the range of composite materials, can be used to realize the situation is less. In the field of composite material forming technology, automatic fiber placement technology is a relatively advanced technology, which is equipped with excellent work adaptability, and is applied to the placement of a variety of complex curved surfaces with different shapes, no matter the rotating body or the non-rotating body. From the current situation, China's current stage of production of the silk machine and developed countries have a large gap, for industrial production needs, is insufficient, but also need further development of the silk technology, design a better silk machine equipment. In this paper, by referring to the design literature of various kinds of wire laying equipment, the design of 8-way wire bundles adaptive wire laying head is carried out aiming at the problems such as wire bundle transmission, number of wire bundles and adaptive laying of various complex curved surfaces.

According to the idea of modularization, the thread spreading head design is divided into the following modules: shearing device, pressing mechanism, re-feeding mechanism, guiding mechanism, heating and cooling device, etc. By classifying the silk laying machine and designing each mechanism one by one, we can not only deeply analyze and understand the working principle of the silk laying machine, but also make the design process more orderly and efficient. Through the investigation and observation in real life and reading literature to understand the domestic problems that often occur, and then combined with the requirements of the project to carry out the 8-way silk bundle self-adaptive silk laying head, to achieve the requirements of various functions, also make the design of silk laying head closer to solve practical problems, to facilitate the realization of more complex surface laying.

Key words: silk laying head fiber laying composite material adaptive

目 录

第一章 绪论 7

1.1背景简介 7

1.1.1复合材料的发展与应用 7

1.1.2复合材料的成型工艺 8

1.1.3国内外铺丝头研究的情况 9

1.2课题研究的目的与意义 12

第二章 自动铺丝头设计 13

2.1自动铺丝头原理分析 13

2.2基本内容和设计方案 15

2.2.1 设计内容 15

2.2.2 导向机构设计 16

2.2.3剪切机构 17

2.2.4 重送机机构 19

2.2.5 压紧机构 20

第三章 零件的校核计算 25

3.1 轴的校核计算 25

3.2平键的选用 28

3.3轴承的选用与计算 29

3.4气缸的选择 30

3.5电机选择 30

结 论 32

参考文献： 33

致 谢 35

1. 绪论

1.1背景简介

1.1.1复合材料的发展与应用

在如今全球数据化的高速发展阶段，各行各业各种物品新旧交替速度十分迅速。过去所使用的材料性能逐渐跟不上时代的需要，人们开始致力于新型材料的研发、寻找，于是复合材料便再此条件下诞生了。这种新型材料容易成型，强度高、质量轻以及耐腐性好，同时也比较容易加工制造，成本低。

复合材料使用的领域十分宽广，在我国主要使用的领域是航空航天、机械生产与车辆制造领域。复合材料正逐步的替代金属合金材料用于生产制造，这不仅提高了资源的利用率，也更进一步的减少环境污染。据大数据统计分析，在2013年全球复合材料使用的量高达820万吨，其市场价值更是直接高达1100亿美元。由此可见复合材料随着时代的发展，其应用领域越来越宽广，需求也越来越大。在复合材料广泛应用的各个领域中，以航空航天这个材料要求高的高端顶尖技术领域应用最为广泛。当前，我国航空航天行业在飞机构建生产制造中使用的复合材料主要有金属基，瓷基和树脂基三种。三者之中使用的最广泛的时炭纤维增强型树脂复合基，使用比例高达80%以上。以当前情况来分析，复合材料被当成构件制造的结构材料中的一种应用于航空航天行业并且成为此领域的四大结构材料，占有重要地位。与此同时复合材料也可以满足一些特殊的多功能要求，例如隐身、透波等。在目前的发展与应用中，许多公司厂家已经广泛的使用复合材料在飞机的零件生产制造中，如飞机的尾翼、雷达罩以及整流罩等一些非核心部件。此外，也有飞机的一些核心零部件开始逐渐使用复合材料进行生产制造，如飞机的机身、飞机梁架以及蒙皮机翼等等。