自动铺丝技术及其在飞机复合材料构件制造中的应用

《自动铺丝技术及其在飞机复合材料构件制造中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、自动铺丝技术及其在飞机复合材料构件制造中的应用闫超陈萍上海飞机制造有限公司摘要：自动铺丝技术作为一种先进的自动化制造技术，以其更大的铺放灵活性和更低的废料率，应用范围日益广泛，也极大地拓宽了复合材料的应用范围。介绍了自动铺丝技术的材料、工艺、软件，以及在飞机复合材料结构件制造中的应用现状，预测了该技术的未来发展趋势。关键词：自动铺丝;材料；工艺；应用；机身；机翼；作者简介：闫超（1985-），男，硕士研宂生，工程师，主要研宂方向为树脂基复合材料制造技术。作者简介：陈萍（1973-）,女，博士研究生，主任工程师，主要研究方向为树脂基复合

2、材料制造技术，chenping@comac.cc0收稿日期：2017-04-24基金：民机科研项目（MJ-2014-F-03）AUTOMATEDFIBERPLACEMENTANDITSAPPLICATIONINAIRCRAFTCOMPOSITEPARTSYANChaoCHENPingShanghaiAircraftManufacturingCo.，Ltd.;Abstract：Automatedfiberplacement,asanadvancedautomatedmanufacturingtechnology,isappliedmor

3、eandmorewidelybecauseofitsmoreplacementflexibilityandlowerscrap,andbroadentheapplicationofcompositesenormously.Thispaperintroducesthematerials,processingsoftwareofautomatedfiberplacement,theapplicationofcompositepartsinaviation,andthengivesthedevelopmenttrendofthistechn

4、ology.Keyword：automatedfiberplacement;material;process;application;fuselage;wing;Received：2017-04-24碳纤维复合材料在航空工业中的应用越来越广泛，对生产效率和制造成本的要求円益提高。自动化制造技术，如纤维缠绕、自动铺带、自动铺丝等技术应运而生。同时，随着复合材料结构的复杂化和大型化，手工铺放及自动铺带(ATL)等技术己经不能满足复杂机身等结构零件的制造，而自动铺丝(AFP)更加灵活，实现丫复合材料机身的自动化制造。之后，B787复合材料用

5、量达到50%,A350XWB复合材料用量为52%。1AFP材料技术目前，铺丝材料主要分为预浸料丝束和干纤维丝束两种。铺丝材料的宽度一般为3.175圆、6.35圆和12.7圆，由宽带分切而来。国外分切技术已经十分成熟，Hexcel和Solvay公司采用美国独立机械公司分切设备进行宽带到窄带的分切。而国内也开展了和关研宄，赵聪等U1进行了预浸料丝束的分切工艺研宄，试验验证分切质量，分析影响因素，得到了分切控制原则及参数。预浸料丝束主要是Hexcel公司的M21E和Toray公司的3900材料，这两种材料已经成功应用于型号飞机，B787和A

6、350XWB的机翼和机身等零部件大量采用这两种材料。显而易见，自动铺丝+热压罐技术已经成熟应用，但由于其成本的高昂，自动铺丝+低成本的非热压罐技术也成为了一大研宄热点，各大材料供应商正在重点研制中，与零部件制造商及设备供应商联合技术攻关，期望早日达到型号飞机应用的成熟度。干纤维丝束目前还没有在飞机零件上应用，目前较成熟的干纤维丝束主要有Hexcel公司的HiTape和Solvay公司的TX1100,相关文献显示干纤维技术+液体成型树脂可以达到预浸料和当的力学性能XZl。HiTape干纤维丝束是Hexcel专门为非热压罐成型技术设计的，

7、迢成干纤维的自动铺放工艺，配合HexFlow树脂，零件厚度可达30mm,纤维体积含量为58%〜60%,Hexcel与SteliaAerospace、CoriolisComposites及CompositeAdour公司一起获得丫2015年JEC创新災［3］，同时说明了HiTape能达到飞机主承力结构的要求。Solvay公司的TX1100干丝束配合EP2400树脂用于MS-21飞机外翼及中中央翼，实现自动铺放+非热压罐技术在主承力构件上的应用，目前该飞机正在研制中Ill。由此可见，国外技术基础很好，无论在材料、工艺还是设备方面都很有经验

8、，容易集成开展技术攻关，而国内各方面技术均较差。因此，我国一方面需要在单项技术上潜心深入研宂，男一方而需要加强联合，优势互补，形成合力。AFP材料与手铺材料具有相似的性能，理论上，丝束分切时会有纤维折断。相比于手铺材料，