交流永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理(完整版)資料

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2．1．1交流永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的種類繁多，按照定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形的不同，可以分為正弦波永磁同步電機(jī)(PMSM)和梯形波永磁同步電機(jī)(BLDC)【261。正弦波永磁同步電機(jī)定子由三相繞組以及鐵芯構(gòu)成，電樞繞組常以Y型連接，采用短距分布繞組；氣隙場設(shè)計(jì)為正弦波，以產(chǎn)生正弦波反電動(dòng)勢(shì)；轉(zhuǎn)子采用永磁體代替電勵(lì)磁，根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的安裝位置不同，正弦波永磁同步電機(jī)又分為三類：凸裝式、嵌入式和內(nèi)埋式。本文中采用的電機(jī)為凸裝式正弦波永磁同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖2一l所示，定子繞組一般制成多相，轉(zhuǎn)子由永久磁鋼按一定對(duì)數(shù)組成，本系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)為兩對(duì)，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為n=60f／p，f為電流頻率，P為極對(duì)數(shù)。

圖2一l凸裝式正弦波永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)圖目前，三相同步電機(jī)現(xiàn)在主要有兩種控制方式，一種是他控式(又稱為頻率開環(huán)控制)；另一種是自控式(又稱為頻率閉環(huán)控制)[27】。他控式方式主要是通過獨(dú)立控N#l-部電源頻率的方式來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不需要知道轉(zhuǎn)子的位置信息，經(jīng)常采用恒壓頻比的開環(huán)控制方案。自控式永磁同步電機(jī)也是通過改變外部電源的頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，與他控式不同，外部電源頻率的改變是和轉(zhuǎn)子的位置信息是有關(guān)聯(lián)的，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，定子通電頻率就越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是通過改變定子繞組外加電壓(或電流)頻率的大小來調(diào)節(jié)的。由于自控式同步電機(jī)不存在他控式同步電機(jī)的失步和振蕩問題，并且永磁同步電機(jī)永磁體做轉(zhuǎn)子也不存在電刷和換向器，降低了轉(zhuǎn)子的體積和質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和調(diào)速范圍，且具有直流電動(dòng)機(jī)的性能，所以本文采用了自控式交流永磁同步電機(jī)。當(dāng)把三相對(duì)稱電源加到三相對(duì)稱繞組上后，自然會(huì)產(chǎn)生同步速的旋轉(zhuǎn)的定子磁場，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是與外部電源頻率保持嚴(yán)格的同步，且與負(fù)載大小沒關(guān)系。2．1．2交流永磁同步電機(jī)的工作原理本系統(tǒng)采用的是自控式交直交電壓型電機(jī)控制方式，由整流橋、三相逆變電路、控制電路、三相交流永磁電機(jī)和位置傳感器構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2—2所示。在圖2—2中，50HZ的市電經(jīng)整流后，由三相逆變器給電機(jī)的三相繞組供電，三相對(duì)稱電流合成的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子永久磁鋼所產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，通過位置傳感器實(shí)時(shí)讀取轉(zhuǎn)子磁鋼位置，變換成電信號(hào)控制逆變器功率器件開關(guān)，調(diào)節(jié)電流頻率和相位，使定子和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)保持穩(wěn)定的位置關(guān)系，才能產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩，定子繞組中的電流大小是由負(fù)載決定的。定子繞組中三相電流的頻率和相位隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化的，使三相電流合成一個(gè)與轉(zhuǎn)子同步的旋轉(zhuǎn)磁場，通過電力電子器件構(gòu)成的逆變電路的開關(guān)變化實(shí)現(xiàn)三相電流的換相，代替了機(jī)械換向器。

圖2—2自控式電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖正弦波永磁同步電機(jī)屬于自控式電機(jī)，只是電動(dòng)機(jī)的定子反電勢(shì)和電流波形均為正弦波，并且保持同相，其可以獲得與直流電機(jī)相同的轉(zhuǎn)矩特性，而且能實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特性。本位置伺服系統(tǒng)是通過正弦波永磁同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn)位置伺服功能的。2．1．3旋轉(zhuǎn)式編碼器由自控式正弦波PMSM構(gòu)成的伺服系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置及轉(zhuǎn)速，本系統(tǒng)是通過旋轉(zhuǎn)編碼器來獲取相關(guān)的信息。根據(jù)編碼器的工作原理不同可分為磁性編碼器和光學(xué)編碼器，而根據(jù)編碼器的輸出信號(hào)的不同又分為增量式(incremental)和絕對(duì)式(absolute)編碼器兩種。絕對(duì)式編碼器可以直接測(cè)得轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置，每次為檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的位置提供一個(gè)獨(dú)一無二的編碼數(shù)字值。絕對(duì)式型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線??編排，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼，這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。增量式編碼器每次只能返回轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置。增量型只能測(cè)角位移(間接為角速度)增量，以前一個(gè)時(shí)刻為基點(diǎn)。光電式增量式編碼器(旋轉(zhuǎn)型)由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度)，將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相脈沖信號(hào)相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5～10000線。光學(xué)增量式編碼器和磁性增量式編碼器，輸出信號(hào)信息基本上一樣的。光學(xué)編碼器的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)潮濕氣體和污染敏感，但可靠性差，而磁性編碼器不易受塵埃和結(jié)露影響，同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可高速運(yùn)轉(zhuǎn)，響應(yīng)速度快(達(dá)500～700kHz)，體積比光學(xué)式編碼器小，而成本更低【28】。本系統(tǒng)采用的是旋轉(zhuǎn)式增量磁性編碼器，其適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，非常適用于在高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度和位置。2．2交流永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型正弦波PMSM定子與普通的電勵(lì)磁的三相同步電機(jī)是基本一樣的，并且反電動(dòng)勢(shì)也是正弦波，那么其數(shù)學(xué)模型和電勵(lì)磁的三相同步電機(jī)也是一樣的。在定子通三相繞組瞬時(shí)電流，如圖2—3所示。三相定子繞組流過平衡電流分別為ia，ib，ic，在空間上互差120。，瞬時(shí)電流表達(dá)式如下：

(2—1)式中Im為電流最大值。

圖2—3三相瞬時(shí)電流圖

圖2-4對(duì)稱三線繞組

電機(jī)的三相對(duì)稱繞組如圖2—4所示，在定子靜止三相坐標(biāo)系下，建立電機(jī)的定子

（2-2）式2-2中，％、％、甜。是定子三相繞組相電壓；o‘、‘是定子三相繞組相電流；鲴，(pb，鱸是三相定子繞組的磁鏈；r是定子三相繞組阻抗。磁鏈方程為【29】：

（2-3）式2—3中乞，厶，三c分別是三相繞組的自感；厶=厶。，k=乞，k=k分別是兩相繞組間的互感；紛是永磁轉(zhuǎn)子的磁鏈，秒=rot+島是轉(zhuǎn)子與三相靜止坐標(biāo)系a軸的夾角，皖為轉(zhuǎn)子的初始位置。為了簡化分析，現(xiàn)作如下假定：1)電機(jī)鐵磁部分的磁路為線性，不計(jì)飽和，剩磁，磁滯和渦流的影響；2)定子三相繞組對(duì)稱且為集中式繞組；3)忽略電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場的影響；這樣就可使各相繞組的自感和互感與轉(zhuǎn)子的位置角無關(guān)，且永磁同步電機(jī)的三相繞組是對(duì)稱分布，星形聯(lián)接，則厶=厶=t=三，k=k=z-aac=乞=k=k=M，三和M都為常量，乞+‘+之=0，由此整理磁鏈方程如下：

（2-4）

（2-5）

（2-6）式2．5中國是同步角速度。根據(jù)三相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方程2—5可得出，每相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ea、％、巳是時(shí)變的，同樣三相對(duì)稱電流都也是時(shí)變的，所以系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)變并且各個(gè)參數(shù)耦合緊密，使整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制復(fù)雜實(shí)現(xiàn)困難。交流電機(jī)的矢量控制理論提出，是電機(jī)控制理論的第一次質(zhì)的飛躍，使得交流電機(jī)的控制跟直流電機(jī)控制一樣簡單，并且能獲得較好的動(dòng)態(tài)性能。矢量控制基本思想是：在轉(zhuǎn)子磁場定向坐標(biāo)上，將電流矢量分解成產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量，并使兩個(gè)分量相互垂直和獨(dú)立，這樣就可以分開調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了交流電機(jī)控制的解耦【30I，此旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系也稱為d-q坐標(biāo)系，d軸固定在轉(zhuǎn)子磁勢(shì)軸線上，q軸位于d軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90。的電角度上，圖2—5是極對(duì)數(shù)為2的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。另外，定子繞組中的三相電流就可以通過一個(gè)空間矢量電流來表示，表達(dá)式如下：

（2-7）式中o‘、之三相電流的有效值為I、角頻率為彩的，則表達(dá)式2—7可以化簡成：

（2-8）這樣i就可以看作是一個(gè)以角速度緲旋轉(zhuǎn)的矢量，如圖2．5所示。

圖2—5旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

圖2—6靜止坐標(biāo)系一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系如果要把定子繞組中的三相電流轉(zhuǎn)換到d-q坐標(biāo)系上，完成輸出轉(zhuǎn)矩控制。首先，要把三相交流電流所在的三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相靜止的坐標(biāo)系口一∥。在固定的定子上建立口一∥軸坐標(biāo)系，口軸與a相重合，口軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。為∥軸，轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系的表達(dá)式如下：

（2-9）在PMSM系統(tǒng)中，定子繞組采用Y型連接，則／o=0。然后，再由靜止的口一∥軸坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到d-q坐標(biāo)系，如圖2—6所示，轉(zhuǎn)換表達(dá)式為：

（2-10）式中目是兩個(gè)坐標(biāo)系的夾角。根據(jù)式2．10推導(dǎo)，可以得出d-q坐標(biāo)系和三相靜止坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

（2-11）坐標(biāo)變換對(duì)于電壓矢量仍然適用，由三相靜止坐標(biāo)系變換到d-q軸坐標(biāo)系后，定子電壓方程表達(dá)式為：

（2-12）式2—12中，，．為交、直軸阻抗；‘、乞?yàn)槎ㄗ与娏魇噶縡的直軸、交軸分量；P微分算子；％、％交、直軸磁鏈。交流永磁伺服電機(jī)定子磁鏈方程為：

（12-13）式2-13中，盼為轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁鏈；厶、厶為電動(dòng)機(jī)的交、直軸電感；把定子磁錛方程代入定子申．壓方稗得：

（2-14）通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程可以表示為：

（2-15）將磁鏈方程代入后得：

（2-16）式2—16中n是極對(duì)數(shù)5在轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)中，若取d軸為虛袖．取q軸為實(shí)軸，則在這個(gè)復(fù)平面內(nèi)，可將定子電流空間矢量f表示為：

（2-17）f與q軸的夾角為盯，則：

（2-18）綜上整理轉(zhuǎn)矩方程得：

（2-19）仃角實(shí)質(zhì)上是定子三相繞組合成旋轉(zhuǎn)磁場的軸線與轉(zhuǎn)子磁場軸線間夾角。在上式中，括號(hào)內(nèi)第一項(xiàng)就是由這兩磁場相互作用所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，如圖2—7中曲線l所示；括號(hào)內(nèi)第二項(xiàng)稱為磁阻轉(zhuǎn)短(曲線2)，它是由凸極效應(yīng)引起的∞¨，并與兩軸電感參數(shù)的差值成正比。2—7凸極同步電機(jī)矩角特性圖2—8凸裝式永磁同步電機(jī)矩角特性本系統(tǒng)采用的是凸裝式轉(zhuǎn)子永磁同步電動(dòng)機(jī)，所以Ld=Lq，于是電磁轉(zhuǎn)矩可以簡化為：

（2-20）式中不包含磁阻轉(zhuǎn)矩項(xiàng)，電磁轉(zhuǎn)矩僅與定子電流的交軸分量有關(guān)。當(dāng)時(shí)盯：互，每2單位定子電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩值最大，如圖2—8所示，本系統(tǒng)通過‘=0控制，使仃=三2，這樣轉(zhuǎn)矩響應(yīng)僅與定子矢量電流成正比。中央空調(diào)工作原理圖中央空調(diào)自動(dòng)鋪絲機(jī)AFP調(diào)研報(bào)告——復(fù)合材料自動(dòng)鋪絲機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理綜述摘要：本文是關(guān)于不同鋪絲機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理調(diào)研的一篇綜述。先介紹了項(xiàng)目的研究意義和內(nèi)容，接著詳實(shí)細(xì)致的調(diào)研了現(xiàn)有的各類鋪絲機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工作原理，包括剪切，重送，張力控制，鋪壓和加熱幾個(gè)部分。最后通過對(duì)比與研究，發(fā)現(xiàn)問題，找出不同產(chǎn)品的共同性與差異性。為之后的項(xiàng)目研究作鋪墊。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；自動(dòng)鋪絲機(jī)；鋪絲頭；絲束引言復(fù)合材料作為現(xiàn)代先進(jìn)大型飛機(jī)主結(jié)構(gòu)用材已是明顯的發(fā)展趨勢(shì)。作為鋪放制造復(fù)材整體構(gòu)件的自動(dòng)鋪帶機(jī)與自動(dòng)鋪絲機(jī)則隨之得到極為快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代先進(jìn)大型飛機(jī)制造的關(guān)鍵設(shè)備之一，其應(yīng)用日益完善，并開始向非航空應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展現(xiàn)代大型飛機(jī)主結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)制造已越來越多釆用復(fù)材整體構(gòu)件，并已從大型機(jī)翼長梁、蒙皮壁板等相對(duì)簡單復(fù)材構(gòu)件發(fā)展到大型飛機(jī)整體筒殼機(jī)身段及中小型飛機(jī)整體筒殼機(jī)身等復(fù)材構(gòu)件，且構(gòu)件尺寸越來越大，整體結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)AFW和ATL已很難滿足航空飛機(jī)制造的實(shí)際應(yīng)用需求。因此產(chǎn)生了將AFW機(jī)床纏繞功能和ATL機(jī)床層鋪、壓緊、切割和重鋪等加工能力融合集成在一臺(tái)設(shè)備上，也就是高端自動(dòng)鋪絲機(jī)（AFP）。今天自動(dòng)鋪絲機(jī)和軟件有很多相似之處。因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施的高成本，除了最大的制造商以外技術(shù)很難采用。工藝的復(fù)雜性以及不同廠家的AFP要求不同的軟件,導(dǎo)致軟件實(shí)現(xiàn)和升級(jí)受限。與高速數(shù)控銑床“cm/min”的切割速度相同，自動(dòng)鋪帶機(jī)/自動(dòng)鋪絲機(jī)（ATL/AFP）是促進(jìn)復(fù)材“kg/hr”的鋪放生產(chǎn)速率的基礎(chǔ),而往往忽略必須解決快速鋪放等其他重要過程的復(fù)雜性。然而相似之處還不止這些,就像計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件必須不斷地隨著新加工技術(shù)發(fā)展,AFP軟件編程法也必須發(fā)展以適應(yīng)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展。軟件如果只支持一個(gè)品牌、時(shí)代、或一種AFP模型機(jī),很快就會(huì)變得不適用和過時(shí)。因此本項(xiàng)目對(duì)不同鋪絲機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理調(diào)研，最后通過對(duì)比與研究，發(fā)現(xiàn)問題，找出不同產(chǎn)品的共同性與差異性，提出解決方案為之后的項(xiàng)目研究作鋪墊。1、美國Electroimpact美國ElectroImpact公司開發(fā)了一種新概念的模塊化鋪絲頭（ModularFiberHeadPlacement），并通過設(shè)計(jì)有可自動(dòng)交換鋪絲頭的AFP機(jī)床以期解決此實(shí)際難題。1.1產(chǎn)品介紹：這種AFP機(jī)床對(duì)給定的一種纖維鋪放應(yīng)用需要的所有纖維束料都被放在模塊化鋪絲頭上，取消了傳統(tǒng)AFP機(jī)床上專設(shè)的纖維經(jīng)軸架輔助裝置。所有纖維束鋪放操作都集中在該鋪絲頭上實(shí)現(xiàn)，包括纖維束供料卷軸、牽絲輔助裝置、剪切刀具、張力控制和固化加熱等裝置。同時(shí)，鋪絲頭和控制它進(jìn)行鋪放運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)是分離的，類似金切數(shù)控加工中心機(jī)床中自動(dòng)刀具交換功能一樣，鋪放加工需要的鋪絲頭能夠?qū)崿F(xiàn)快速被交換到“運(yùn)動(dòng)平臺(tái)”上。這樣一來，復(fù)材構(gòu)件制造用戶只需購置一臺(tái)基礎(chǔ)機(jī)床（運(yùn)動(dòng)平臺(tái)）和多個(gè)鋪絲頭就可適應(yīng)不同復(fù)雜度的復(fù)材構(gòu)件鋪放加工應(yīng)用，即在滿足高鋪放生產(chǎn)率前提下適應(yīng)不同應(yīng)用對(duì)象的鋪放制造。1.2工作原理：雙鋪絲頭AFP機(jī)床一個(gè)雙鋪絲頭AFP鋪放單元機(jī)床可以以

1800”/min

(45.7m/min)的速率鋪放

?”

和

?”絲束，包括反饋和剪切，已經(jīng)在大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)制造業(yè)中被實(shí)施。單元的控制結(jié)構(gòu)，部分加工程序是獨(dú)立于機(jī)械的，可以在任何一個(gè)機(jī)床上有運(yùn)行或者在兩個(gè)機(jī)床上同時(shí)運(yùn)行。中央單元控制器將部分加工程序給每臺(tái)AFP來協(xié)調(diào)各個(gè)單元。在整個(gè)補(bǔ)償封裝中兩臺(tái)機(jī)床的體積精確度在0.008”

(0.2mm)的徑向誤差以內(nèi)，每臺(tái)機(jī)床大約是64’

x

21’

x

14’

(19.5m

x

6.4m

x

4.3m)，它通過利用線性數(shù)值求解來完成動(dòng)態(tài)體積最優(yōu)化補(bǔ)償。這種機(jī)床引用普通的坐標(biāo)系以確保在部分加工程序中的靈活性。采用可分離頭部的設(shè)計(jì)可以讓機(jī)器在120s內(nèi)在

?和?的牽引寬度之間來回工作。頭部紗架的牽引寬度很短而且使AFP過程與可分離的工具相互獨(dú)立，這樣的設(shè)計(jì)保證了紗架的重填（紗），AFP頭部的維持，修理以及升級(jí)的AFP頭部可以在線下單獨(dú)工作，不用停下整個(gè)生產(chǎn)過程。Electroimpact的AFP技術(shù)允許在客戶端位置公差內(nèi)切割和添加的速率達(dá)到2000IPM，在傾斜復(fù)雜的表面上。所有的接頭處可以通過操作者對(duì)反饋速率的控制以完全雙向的方式操作而對(duì)剪切精度沒有影響。傳統(tǒng)的刀片排列如圖1.在纖維抽出的方向，剪切邊緣是第一個(gè)，其次是刀片。在切割時(shí)，材料被持續(xù)的推著穿過鋪絲頭，所以在刀片切割進(jìn)入移動(dòng)的材料時(shí)，還沒有被切割的纖維繼續(xù)被提取。這個(gè)萌芽狀態(tài)中的結(jié)果被拉離了剪切邊緣。由于在刀片操作中需要有一些空隙，一個(gè)間隙被引入而減少了切割質(zhì)量，樹脂在高速運(yùn)行中快速積累，最后切割失?。ɡw維束沒有完全分開）。一個(gè)可以阻止刀片被拉離剪切邊緣的新奇方法首先從本質(zhì)上在現(xiàn)有的刀片周圍翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)如圖2。當(dāng)絲束被剪切，刀片被推進(jìn)剪切邊緣。這樣保證了在正要剪切時(shí)，刀片邊緣和剪切邊緣相互接觸，類似于如何完成很好的剪刀功能。因此，剪切的質(zhì)量可以被提升因?yàn)槌练e速率增強(qiáng)了。成功的剪切已經(jīng)以超過2500IPM的速度被演示，仍然保留顧客自定義位置公差。刀片在這種結(jié)構(gòu)下，絲束引導(dǎo)和斜槽設(shè)計(jì)需要改變。在絲束被剪切后，需要反饋到下一個(gè)部分啟動(dòng)新程序。由于絲束不一定是直的，如果沒有合適的引導(dǎo)會(huì)很容易被切邊絆到。那就會(huì)在導(dǎo)致在下一個(gè)程序的開始被卡住。有幾個(gè)影響的高速切割和添加定時(shí)的幾個(gè)因素。這些因素包括程序執(zhí)行，輸出模塊反應(yīng)，電磁閥驅(qū)動(dòng)，氣流，驅(qū)動(dòng)慣性反應(yīng)機(jī)制，等等。每個(gè)這些因素提供一個(gè)切割的執(zhí)行的滯后或相對(duì)增加標(biāo)稱信號(hào)。如果滯后是可預(yù)測(cè)的和可重復(fù)的，切割定時(shí)可以補(bǔ)償。這些滯后也需要在可能的地方減少。通過從大量的發(fā)展和在Electroimpact公司測(cè)試，在進(jìn)料和切割滯后變化已降至低于1毫秒，再剪切的開始和結(jié)束時(shí)，讓鋪放在高速行駛時(shí)非常準(zhǔn)確。：高速鋪絲機(jī)的鐘波紅外加熱器Electroimpact和大型的機(jī)身制造商合作，發(fā)明了可以以2000英尺每分鐘鋪放材料的的AFP設(shè)備。每當(dāng)機(jī)器沉積一層材料的時(shí)候，被機(jī)器往前傳動(dòng)的沉積物就會(huì)被加熱，然后用膠帶覆蓋在基底上。因此設(shè)計(jì)了快速響應(yīng)，高能量的紅外線發(fā)射器快速安全的夾著這塊區(qū)域。通過更高的機(jī)器速度超過2000ipm碳纖維沉積速率得到的提高，產(chǎn)生了對(duì)新的加熱器選擇的需求來把纖維束粘附到基底上。Electroimpact公司開發(fā)了可簡單伸縮的系統(tǒng)，使用紅外線發(fā)射器在運(yùn)用絲束前迅速加熱基板。這使得可以高度控制小包裝區(qū)域的局部加熱。：用激光探測(cè)儀整定自動(dòng)鋪絲機(jī)ElectroimpactAFP機(jī)床通過精確放置碳纖維絲束在模型上來鋪疊復(fù)合材料（浸漬帶碳纖維），為了能夠在高速運(yùn)行中更加精確，反饋和剪裁絲束的過程需要被整定。一直以來，整定是一個(gè)很耗時(shí)間的手工過程。這篇文章將會(huì)展現(xiàn)一個(gè)方法論來用自動(dòng)激光器代替手工測(cè)量，提高一個(gè)數(shù)量級(jí)的測(cè)試速度，將精確度從+/-0.020”(手工)到+/-0.015”(激光)，并消除人工誤差。1.3技術(shù)特點(diǎn)完全模塊化，30秒自動(dòng)轉(zhuǎn)化的鋪絲頭為了資本利用率達(dá)到最高，采用脫機(jī)材料加載為了資本利用率達(dá)到最高，脫機(jī)清洗為了盡可能提高效率，允許多個(gè)材料在相同的部分形成（在高輪廓區(qū)域1/4或1/8AFP，在低輪廓區(qū)域，1/2或者更寬）簡單、可靠36“長纖路獨(dú)立與機(jī)器配置使之可以接觸到地面簡單地被動(dòng)支持電影刪除100%無扭曲操作100%沒有接頭破損完全雙向操作監(jiān)督過程和材料部分特定機(jī)器設(shè)計(jì)可能對(duì)核心的AFP技術(shù)或者纖路沒有影響程序設(shè)計(jì)是運(yùn)用GGTech提供的VERICUT綜合編程和仿真套件頭優(yōu)越的特點(diǎn)，包括：離散：頭部包含所有纖維布置相關(guān)的元素如絲束線軸，導(dǎo)向路徑，切割器，加熱器，和一個(gè)壓緊輥。模塊化：模塊化頭是一個(gè)完整的功能單位，使得它可以被定位為一個(gè)單元，而不用依賴于牽引路徑和不用考慮加捻絲束的可能性問題。這種模塊化還可以雙向鋪層而不用考慮頭部方向或路徑的方向?？刹鹦叮阂?yàn)槭鞘褂脵C(jī)器工具改變硬件，頭部可以在兩分鐘內(nèi)被拆除或更換。硬件允許電氣和氣動(dòng)連接都通過連接口，且被安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸?？苫Q：標(biāo)準(zhǔn)化的連接，嚴(yán)格的公差和強(qiáng)大的頭校準(zhǔn)方法使得頭部是可更換的。這反過來又允許對(duì)鋪放頭的離線維護(hù)，并允許在一臺(tái)機(jī)器上使用多個(gè)絲束寬度（1/8，1/4和1/2寬度絲束的頭目前就在生產(chǎn)中）。絲束校準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)在AFP頭?？删S修：整個(gè)牽引路徑設(shè)計(jì)為暴露而便于清潔的，不需要借助工具并且只要幾分鐘。牽引路徑長度約為36”，所以維修人員不用挪動(dòng)腳步就能維修整個(gè)牽引路徑。模塊化AFP頭的優(yōu)勢(shì)

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可拆卸的模塊化頭提供了該設(shè)計(jì)所特有的優(yōu)點(diǎn)。鋪放提供了有關(guān)C軸的360度定位，因此是真正的雙向鋪層。因?yàn)檎麄€(gè)纖維鋪設(shè)系統(tǒng)是對(duì)機(jī)器獨(dú)立的，所以頭部不用考慮它的方向，并且牽引路徑也不會(huì)被頭部方向因素所影響。這種可拆卸的頭提供了帶120秒變化的絲束寬度多樣性。每個(gè)頭使用一種絲束寬度，16線軸。至今，1/8，1/4和1/2寬度的頭已經(jīng)在使用（1/8寬度的在其他機(jī)械單元上使用）。其他的絲束寬度和其他材料也有可能應(yīng)用于可拆卸頭的設(shè)計(jì)上。無論何時(shí)，只要需要穿新的線束，很短的牽引路徑（大約3個(gè)寬度每1m長）能提供很大的好處。所有的纖維鋪放元件位于手臂的每一個(gè)動(dòng)作的范圍之內(nèi)-穿線，清洗，診斷，換刀等被大大簡化?？焖兕^的發(fā)展意味著，幾乎所有的纖維鋪放設(shè)備的維護(hù)任務(wù)（裝載新絲束，清洗，更換刀具等）都可以離線進(jìn)行，而用另一個(gè)鋪放頭連接到設(shè)備并開始鋪絲。鋪絲頭設(shè)計(jì)的未來發(fā)展比實(shí)施簡單。新一代鋪絲頭頭已經(jīng)被開發(fā)出來。這樣的改進(jìn)頭可以聯(lián)機(jī)，并根據(jù)需要和現(xiàn)有的鋪絲頭一起使用。其他特殊用途的鋪絲頭也是可能的。目前探針頭用于模具定位和機(jī)器補(bǔ)償。其他可能存在的鋪絲頭，如NDI頭或超聲波探測(cè)器傳統(tǒng)的AFP機(jī)床是大型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的多軸機(jī)器，有著一個(gè)末端執(zhí)行器和一個(gè)長，閥芯導(dǎo)向，牽引路徑回到冷卻的“經(jīng)軸架屋”，一般附屬于安裝在一個(gè)直線軸上的主要構(gòu)件，其中拖車的主要結(jié)構(gòu)件線軸被存儲(chǔ)。這種設(shè)計(jì)為絲束等待鋪放時(shí)萬一停機(jī)提供了很好的保護(hù)，并為隨車攜帶的絲束提供了可能。缺點(diǎn)是，在很長的纖維束路徑-也許只要30'-費(fèi)時(shí)線程，冷卻的經(jīng)軸架屋可能會(huì)在機(jī)器或絲束到時(shí)不好的后果，而且引導(dǎo)線軸，切割機(jī)，壓實(shí)輥或其它AFP路徑元素沒有離線維護(hù)。通常，這些機(jī)器被設(shè)計(jì)為使用只有一個(gè)纖維束寬度。新的AFP機(jī)單元是專為纖維鋪放大直徑飛機(jī)。該系統(tǒng)由兩個(gè)六軸（線性X，Y和Z，并旋轉(zhuǎn)A，B，C），后風(fēng)格的機(jī)器，旋轉(zhuǎn)機(jī)身模具，維護(hù)區(qū)域和控制站。AFP機(jī)器有64’的補(bǔ)償工作信封的Y'X軸，21'和14'Z軸，并在“涂漆”的模式提供足夠的A，B和C軸運(yùn)動(dòng)來操作超過135度的部分。該機(jī)器運(yùn)行在伺服控制旋轉(zhuǎn)器需要不同路徑的機(jī)身模具那一側(cè)。每一個(gè)機(jī)床都能夠相互連接到。2.美國Cincinnati2.1產(chǎn)品介紹：2.2工作原理：根據(jù)張力產(chǎn)生方式主要分由摩擦，由氣缸或者彈簧配合電機(jī)以及單純由電機(jī)產(chǎn)生張力三大類，而根據(jù)張力反饋方法分類主要分為位移傳感器和張力傳感器兩大類。纖維鋪放過程中，單根預(yù)浸料纖維一般被稱為“纖維束”，由纖維經(jīng)軸架中被引出，通過牽絲裝置引導(dǎo)在鋪絲頭處，若干并列的纖維束構(gòu)成了具有特定寬度的“纖維束帶”(Band/Tows)薄層。這種復(fù)材纖維束帶薄層在AFP機(jī)床CNC系統(tǒng)控制下可被精確地鋪放在工件模具表面上某一確定的位置處。目前，AFP纖維束典型的是由12K單獨(dú)的長纖維組成的，纖維束標(biāo)準(zhǔn)寬度有3.2/6.4/12.7mm三種，最常用的為3.2mm。通常，纖維束典型的是以螺旋形式繞制在一種直徑7.6cm和長達(dá)28cm的中空的線軸上。對(duì)寬度3.2mm材料IM7-12K纖維束線軸，重量約為2.3kg，長度可達(dá)3350m。AFP應(yīng)用中，纖維束寬度精度對(duì)控制兩束間縫隙是很重要的。比如，一個(gè)被設(shè)計(jì)用來裝載3.2±0.38mm寬纖維束的鋪絲頭，意味著纖維束將被限制在3.2mm曲面空間內(nèi)。如果纖維束實(shí)際寬恰好為3.2mm，那么鋪放的兩纖維束間不存在有縫隙。如果實(shí)際寬度僅為2.5mm，鋪放的兩纖維束間存在有0.7mm縫隙，如果實(shí)際寬度為3.8mm，鋪放的兩纖維束間存在有0.6mm重區(qū)。目前，纖維“束帶”最多可由32根纖維束組成，束帶最大寬度可達(dá)102/406mm。通常每條纖維束都具有單獨(dú)可編程張力控制功能和牽絲輔助裝置，用以支持單獨(dú)纖維束鋪放并保持精確的張力。一般地說，纖維束張力不超過0.23kg，過高的張力將會(huì)導(dǎo)致在凹輪廓區(qū)鋪放時(shí)產(chǎn)生橋接現(xiàn)象。

：在纖維束鋪放過程中，任意纖維束可被切斷和調(diào)用，從而允許通過增減纖維束數(shù)目來實(shí)現(xiàn)改變鋪放的纖維束帶寬度和構(gòu)成形式。通過調(diào)整纖維束帶寬度，就可以控制相鄰帶間裂縫或相互交覆蓋區(qū)的大小。夾緊裝置：在纖維束鋪放過程中，任意一纖維束都具有一定張力，當(dāng)需進(jìn)行剪切時(shí)須夾住後面之纖維束，以防止其回收而導(dǎo)致無法控制。通常，當(dāng)要求切斷纖維束前執(zhí)行這種夾緊操作，而當(dāng)要求重送時(shí)松開夾緊裝置。鋪放過程中，需要對(duì)已切斷的纖維束重新鋪放到構(gòu)件上時(shí)則通過重送裝置實(shí)現(xiàn)。

通過滾壓輥壓實(shí)鋪放的纖維束帶并有效實(shí)現(xiàn)層間粘連且緊貼工件型面，其壓緊壓力通常也是為可編程的，或?yàn)榭稍O(shè)置的該裝置用于控制纖維束的粘度，確保滾壓裝置能有效壓緊鋪放的纖維束緊貼模具或工件型面，并擠走鋪層間空氣。典型AFP可控加熱裝置可控制纖維束升溫（27~32℃）產(chǎn)生必要的粘度，并在滾壓輥?zhàn)饔孟履芰己玫卣迟N在工件型面上；而在這之前，纖維束溫度保持在不高于21℃而處于低粘度或基本上無粘性狀態(tài)，確?？刂评w維束能容易地從經(jīng)軸架的線軸中抽出和傳送到鋪放頭。Cincinnati公司新一代ATL／AFP，均采用基于商品化標(biāo)準(zhǔn)PC硬件與Windows操作系統(tǒng)的開放結(jié)構(gòu)的新一代CNC系統(tǒng)：CM一100。CM一100系統(tǒng)可管理多達(dá)24個(gè)坐標(biāo)軸。并支持多達(dá)8個(gè)聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸，4ms伺服更新周期。具有可編程的鋪貼滾壓力和粘度控制功能以適應(yīng)復(fù)雜復(fù)材構(gòu)件鋪放控制；配置有工業(yè)鍵盤和定位設(shè)備(鼠標(biāo)類產(chǎn)品)，19時(shí)平面觸摸屏彩色顯示器和乙太網(wǎng)通信接口。用戶可快速掌握系統(tǒng)并容易將之集成在其它制造系統(tǒng)中。目前，多數(shù)ATL／AFP機(jī)床制造商在提供機(jī)床硬件的同時(shí)．都能向用戶提供用于ATL／AFP加工應(yīng)用的編程系統(tǒng)、后置處理和鋪放仿真軟件。如Cincinnati公司可向用戶提供ATL／AFPACES編程應(yīng)用系統(tǒng)。ACES系統(tǒng)是由美國辛辛那提公司自行開發(fā)的編程軟件系統(tǒng)。Cincinnati公司于1989年研發(fā)了先進(jìn)復(fù)合材料環(huán)境軟件系統(tǒng)。ACES軟件系統(tǒng)由ACRAPATH和ACRAPLACE這2個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，分別應(yīng)用于ATL和AFP。2.3技術(shù)特點(diǎn)：Cincinnati機(jī)床公司的VIPER系列鋪絲機(jī)系統(tǒng)是當(dāng)今最常用和先進(jìn)的復(fù)合材料制造設(shè)備。VIPER系列機(jī)器結(jié)合了鋪帶和纖維纏繞的優(yōu)點(diǎn)，與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制和軟件實(shí)現(xiàn)無與倫比的生產(chǎn)能力。提供各種各樣的型號(hào)和配置,包括VIPER1200、4000、6000。分段壓實(shí)輥提供優(yōu)越的核心和緊半徑輪廓表面壓實(shí)特性雙向張力器確保了對(duì)絲束精確的張力控制以及監(jiān)控每個(gè)絲束的消耗重新定位輥系統(tǒng)通過保持一個(gè)平面纖維帶降低了絲束扭曲的可能性動(dòng)態(tài)增加或剪切纖維數(shù)來調(diào)整纖維帶的寬度以增加每絲束剪切-夾緊-重送的多功能性VIPER系列的優(yōu)點(diǎn)在產(chǎn)品凸面和凹面的停止抗皺的靈活性上有很大優(yōu)點(diǎn)，這些高效機(jī)器配有專利特點(diǎn)，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，同時(shí)大幅減少廢料。有7個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，VIPER適用于高曲度結(jié)構(gòu)。在最初的停止和后處理加工操作階段，高輪廓、變壁厚和切斷部分都使得材料浪費(fèi)(低至2%)大大減少。VIPER系列可同時(shí)鋪放32根絲束，狹縫帶生產(chǎn)“動(dòng)態(tài)”可變帶寬。鋪絲頭把纏繞技術(shù)中不同纖維紗傳送獨(dú)立輸送和自動(dòng)鋪帶技術(shù)的壓實(shí)、切割、重啟功能結(jié)合在一起?？瞻缀椭丿B區(qū)域的最小化使得機(jī)器精確內(nèi)部、外部輪廓邊界。VIPER的先進(jìn)設(shè)計(jì)為自動(dòng)化生產(chǎn)提供其他重要優(yōu)勢(shì)，包括在一個(gè)復(fù)雜表面保持恒定角度,進(jìn)程內(nèi)壓實(shí)的材料，厚度方向沒有限制。材料類型碳和玻璃纖維熱固性環(huán)氧樹脂雙馬來酰亞胺干纖維非熱壓罐材料規(guī)格寬度3.175mm(.125in),6.35mm(.25in),12.7mm(.5in)未處理厚度.152到.254mm(.006in到0.010in)核心內(nèi)徑74.67到82.55mm(2.94in到3.25in)或150.87到158mm(5.94in到6.25in)核心長度230到406mm(9到16in)卷筒直徑（最大）200mm(10in)卷筒重量（最大）5磅(11.34kg）絲束規(guī)格每根絲束(x32)3.2mm(0.125in)6.4mm(0.25in)12.7mm(0.5in)平行纖維帶102mm(4in)205mm(8in)406mm(16in)VIPER?1200部分直徑2m(80in)12根絲束:3.2,4.0,6.4mm(0.125,0.157,0.25in)VIPER?4000部分直徑6m(236in)24或32根絲束;3.2或6.4mm(0.125或0.25in)VIPER?6000部分直徑8m(315in)32根絲束;3.2,6.4或12.7mm(0.125,0.25或0.5in)剪切,夾緊,重送(CCR)剪切、夾緊、重送對(duì)接系統(tǒng)可以在材料寬度相同的CCR進(jìn)程之間進(jìn)行自動(dòng)切換。因此，當(dāng)機(jī)器仍在生產(chǎn)時(shí)，允許CCR發(fā)生線下服務(wù)。優(yōu)點(diǎn)包括:通過縮短時(shí)間來提高生產(chǎn)力，鋪絲頭的保養(yǎng)和維修可離線完成，最小化鋪放時(shí)的中斷。GEMINI是第一個(gè)在一個(gè)平臺(tái)提供自動(dòng)鋪放和鋪絲的系統(tǒng)。GEMINI是一個(gè)可控制和編程系統(tǒng)，有一個(gè)臂和多個(gè)可互換的頭。CincinnatiGEMINI優(yōu)點(diǎn):提供具有靈活性，可處理多種情況為材料加載消除了寄生時(shí)間靈活的平臺(tái)來改善循環(huán)時(shí)間和材料使用利用ACES離線編程系統(tǒng)在一個(gè)機(jī)器平臺(tái)上進(jìn)行多個(gè)進(jìn)程，使投資最小化，利潤最大化。CM100控制系統(tǒng)Cincinnati的CM100控制系統(tǒng)是市面上唯一的針對(duì)自動(dòng)復(fù)合材料鋪放工藝而專門開發(fā)的一款控制系統(tǒng)，這款系統(tǒng)基于開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，性能強(qiáng)大而又容易使用，由最新的工業(yè)芯片技術(shù)驅(qū)動(dòng)，該技術(shù)與數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器一起共同執(zhí)行快速、穩(wěn)定而又精確的機(jī)器運(yùn)動(dòng)。ACESACES是Cincinnati專有的編程和仿真軟件工具，專門用于自動(dòng)鋪放和鋪絲。利用仿真功能來驗(yàn)證部分設(shè)想和排氣機(jī)的功能精準(zhǔn)的覆蓋率分析兼容CATIAV4和V5,CATIACWB/CD3和FiberSIM提供多種路徑生成類型多核處理器使生產(chǎn)量提高x83、法國Coriolis3.1產(chǎn)品介紹：Coriolis復(fù)合材料纖維鋪放技術(shù)是基于一套獨(dú)特的專利：筒子架（或筒柜）位于機(jī)器人的腳，靈活的纖維輸送系統(tǒng)從筒子架的貼裝頭和緊湊的光鋪放頭。纖維鋪放系統(tǒng)由科氏力復(fù)合材料開發(fā)安裝在6軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人，它可以增加所謂的“外部”軸，例如對(duì)模具或?yàn)闄C(jī)器人軌道定位器。集，通常由8個(gè)插軸，被稱為“一個(gè)機(jī)器人單元”。這些機(jī)器人和纖維鋪放細(xì)胞有效地滿足航空規(guī)范和期望，如精密切割，以及可重復(fù)性和可靠性。這種模塊化和靈活的概念提供了一個(gè)大的范圍的可能性，并提供客戶應(yīng)用的最佳配置?？刂破骼w維輸送系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，纖維始終保持在管中。重新恢復(fù)生產(chǎn)，拼接必須由新到舊的纖維筒子架鋪放頭纖維鋪放頭–規(guī)格：纖維數(shù)：1，8，16纖維寬度：1/4每個(gè)纖維可以單獨(dú)切割頭部的重量：45公斤和90公斤之間切削和進(jìn)給速度：最大0.6米/秒重復(fù)切削速度與進(jìn)給量：±2.5mm重復(fù)磁帶之間的差距：+2-0毫米最小長度的接合纖維在一個(gè)平面上：100毫米最大澆筑速度：1米/秒最大速度為鏈接路徑之間的2位置：2米/秒垂直性吸收表面的變化：+/-5毫米壓緊力可設(shè)定5ET10N/毫米的帶的寬度之間鋪設(shè)了一個(gè)蜂巢，靈活的插入和復(fù)雜的形式加熱系統(tǒng)快速變化（紅外線或激光）模塊化設(shè)計(jì)的頭能夠快速拆卸和離線維護(hù)：加熱、引導(dǎo)、切割、夾緊、壓模頭冷卻系統(tǒng)在13°C兼容的熱固性和熱塑性預(yù)浸材料以及干纖維直線軸激光加熱裝置定位器3.2工作原理：科氏提供了可選的設(shè)備可以安裝在纖維鋪放頭使用超聲波切割。技術(shù)特點(diǎn)：安裝在AFP頭裝置手動(dòng)可拆卸裝置由PLC控制裝置修整速度：高達(dá)250mm/s修剪深度：達(dá)到20mm的一步，多個(gè)步驟讓上修整深度設(shè)備的頻率：20千赫半徑：半徑最小推薦100，根據(jù)不同的材料和要求，半徑較小的微調(diào)可以實(shí)現(xiàn)位移傳感器得到的切削深度信息存在傳感器處理過程墊安裝在兩個(gè)氣缸管理應(yīng)用于工件修整壓力定制墊取決于材料裁剪冷卻裝置導(dǎo)向葉片使用C形梁或鋼筋生產(chǎn)。一個(gè)板可以提供可選的來啟用控制壓實(shí)對(duì)磁帶的整個(gè)寬度，即使軌跡在45°凸半徑小于5mm。該系統(tǒng)采用高功率二極管達(dá)到最大速度的同時(shí)保證鋪層之間良好的粘結(jié)力。激光源（棧）的應(yīng)用，已在工業(yè)部門，如焊接在汽車部門的證明，確?？煽啃院蛪勖畲蠡?。3.3技術(shù)特點(diǎn)CoriolisComposites公司產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、Coriolis復(fù)合材料公司是開發(fā)基于商用機(jī)器人平臺(tái)的自動(dòng)鋪絲機(jī)開發(fā)的先行者，它的基于機(jī)器人的復(fù)合材料自動(dòng)鋪層設(shè)備被龐巴迪C系列支線飛機(jī)項(xiàng)目選擇作為復(fù)合材料零件制造裝備。2、CoriolisComposites公司幾年來已經(jīng)供應(yīng)了更小、低成本復(fù)合材料鋪層設(shè)備，這些供應(yīng)的產(chǎn)品中許多都是基于機(jī)器人平臺(tái)的。3、Coriolis復(fù)合材料公司以標(biāo)準(zhǔn)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手，作為八軸向運(yùn)動(dòng)的纖維鋪放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。4、自動(dòng)化纖維帶鋪放（ATL）和纖維纏繞技術(shù)是復(fù)合材料部件實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)的關(guān)鍵，同時(shí)保證了生產(chǎn)的可靠性、連續(xù)性和成本效益。AFP與ATL有許多相同之處，但是，后者更適合生產(chǎn)表面相對(duì)較平坦的部件，AFP則可用于幾何形狀更加復(fù)雜的部件。這是因?yàn)?，AFP可以鋪放更窄的絲束，并可以在尖銳的曲面上操控絲束；但寬一些的纖維帶則需要彎曲一部分纖維才能鋪放，而這會(huì)降低層壓板的強(qiáng)度。如果采用旋轉(zhuǎn)工具或芯軸，AFP則更像是纖維纏繞，但采用絲束會(huì)使這一工藝過程的速度加快。5、在AFP系統(tǒng)中，大量預(yù)浸絲束或纖維窄帶被供給鋪放頭，鋪放頭將他們鋪放成一個(gè)連續(xù)的預(yù)浸料層。先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備可以同時(shí)鋪放32根絲束，絲束是由位于鋪放頭或其附近的紗架供應(yīng)給鋪放頭的。AFP鋪放頭可以安裝在繞著模具/芯軸移動(dòng)的多軸關(guān)節(jié)臂上，或者由起重機(jī)支撐。另一種選項(xiàng)是，模具在靜止的鋪放頭上旋轉(zhuǎn)，或鋪放頭和芯軸按照軟件程序的精心設(shè)計(jì)雙雙“共舞”。下面介紹該公司的產(chǎn)品自動(dòng)鋪放機(jī)器人及其特點(diǎn)：自動(dòng)鋪放機(jī)器人靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，多功能，我們的纖維鋪放系統(tǒng)可以輕易地適應(yīng)不同的幾何形狀和范圍（IML，OML）。它使復(fù)雜零件的制造，適用于工業(yè)應(yīng)用以及研究中心，他們可以輕松地管理大量的選擇中的應(yīng)用。它的可靠和強(qiáng)大的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)維護(hù)和高生產(chǎn)水平的要求是通過對(duì)其運(yùn)動(dòng)速度的保證。精度和重復(fù)性的基本標(biāo)準(zhǔn)，航空市場放心，通過光靈活接合頭。最后，具有很高的生產(chǎn)率和可靠性。科氏纖維鋪放系統(tǒng)提供的最新一代的庫卡QUANTEC機(jī)器人。這些標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人提供一個(gè)很好的剛度和精度高，所有相結(jié)合的高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。具體特點(diǎn)如下：（1）可以簡化結(jié)合處的3D形狀和2D空白；（2）二維平面坯料產(chǎn)品可以被雕刻加工；（3）及時(shí)地使用許多纖維來達(dá)到產(chǎn)品要求；（4）使占用的面積最優(yōu)化；（5）鋪壓機(jī)器可以很容易地在一周內(nèi)準(zhǔn)備好；（6）產(chǎn)生的廢料少；（7）具有各種鋪放功能，包括：自動(dòng)干纖維鋪放、自動(dòng)熱塑性纖維鋪放、自動(dòng)化熱固性纖維鋪放。4、西班牙Mtorres4.1產(chǎn)品介紹：TORRESFIBERLAYUP纖維鋪絲機(jī)是由MTorres公司設(shè)計(jì)和開發(fā)的，在CATIA環(huán)境允許程序員生成、模擬和分析的部分項(xiàng)目，能夠執(zhí)行測(cè)試、試驗(yàn)、調(diào)查不同的解決方案不同的材料和制造工藝。機(jī)器的尺寸使組件的制造可達(dá)長10米,寬4.5米,深1.5米。用于A350XWB機(jī)翼前/后梁和15段機(jī)身復(fù)材整體構(gòu)件制造。A350是碳纖維結(jié)構(gòu)的飛機(jī)，根據(jù)具體要求使用不同的技術(shù),每個(gè)元件必須符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。層壓過程的預(yù)浸漬纖維,這是在航空航天中用于制造復(fù)合元件最常見的材料。有兩種不同技術(shù)：1、自動(dòng)鋪帶機(jī)ATL技術(shù),自動(dòng)分層帶寬度150毫米(6”)或300毫米(12”)；2、AFP技術(shù)(自動(dòng)鋪絲機(jī)),同時(shí)分層幾個(gè)預(yù)浸漬材料條縫成一個(gè)狹窄的格式,通常寬度為1/8”1/4”或1/2”。TORRESFIBERLAYUP纖維鋪絲機(jī)提供最高效率制造高輪廓碳纖維飛機(jī)組件。其獨(dú)特的牽引切割和添加系統(tǒng)全速設(shè)計(jì)理念允許機(jī)器切割,添加和放下一致性和準(zhǔn)確性,確保在市場上纖維鋪放的最高生產(chǎn)能力。4.2工作原理：系統(tǒng)在頭部位置安裝了一個(gè)加熱裝置;目前國外已經(jīng)有很成熟的纖維自動(dòng)鋪放設(shè)備，西班牙的MTORRES公司所生產(chǎn)的纖維自動(dòng)鋪放機(jī)床擁有自己配套的纖維張力控制系統(tǒng)。TORRESFIBERLAYUP纖維鋪放機(jī)基于其已獲得專利權(quán)的旋轉(zhuǎn)切割概念，能夠隨時(shí)全速切割和添加任何纖維帶，而且在切割和添加纖維帶時(shí)完全不需要減速。旋轉(zhuǎn)切割系統(tǒng)運(yùn)行中依靠單獨(dú)伺服電機(jī)進(jìn)行切割。最常見的是guillotine-style切割系統(tǒng),包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)葉片和剪切邊緣。它的簡單性使最佳包裝、高度可靠性的和最小的控制系統(tǒng)成為可能，而且在本質(zhì)上是可擴(kuò)展的。：MTORRES公司通過將傳統(tǒng)大型ATL機(jī)床單帶結(jié)構(gòu)的鋪帶頭改成釆用多帶結(jié)構(gòu)的鋪帶頭的技術(shù)途徑來實(shí)現(xiàn)鋪放制造零件復(fù)雜度與高鋪放生產(chǎn)率兩者良好兼顧，并應(yīng)用于A350客機(jī)機(jī)翼制造。該多帶結(jié)構(gòu)鋪帶頭允許裝載4×75mm寬帶料，其鋪放生產(chǎn)率和裝載單一300mm寬帶料鋪帶頭一樣，但由于每條帶料均可單獨(dú)控制，因此多帶鋪帶頭可鋪放制造輪廓更為復(fù)雜的復(fù)材構(gòu)件。這種多帶結(jié)構(gòu)鋪帶頭也可裝載2條150mm寬帶料。實(shí)際上，MTORRES公司這種多帶結(jié)構(gòu)鋪帶頭可看成是等效于配置有4個(gè)75mm寬的集成化多鋪帶頭的ATL機(jī)床，或者說其鋪放工藝本質(zhì)上就是自動(dòng)鋪絲機(jī)AFP鋪放工藝技術(shù)的簡單應(yīng)用。MTorres為空中客車(大型中短程噴氣客機(jī))提供混合AFP/ATL龍門機(jī)器高效制造A350XWB翅膀面板。已經(jīng)成功地開發(fā)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)全新一代混合動(dòng)力翼殼制造的ATL/AFP解決方案。新平臺(tái)結(jié)合包含寬為24-1/2“的AFP終端執(zhí)行器和ATL頭，它們能夠在不到兩分鐘內(nèi)互換。AFP終端執(zhí)行器設(shè)計(jì)包含高達(dá)9Kg的線軸，減少了末端執(zhí)行器的變化的需求。這個(gè)配置的靈活性提供了一個(gè)極好的性能來優(yōu)化翼殼程序，降低包括可能使用額外的末端執(zhí)行器的其他復(fù)合材料如玻璃纖維,銅網(wǎng)等的最終組件重量。西班牙MTORRES公司制造的配有11個(gè)數(shù)摔軸的開放低軌高速龍門移動(dòng)式TORRESLAYUP鋪帶機(jī)。該ATL機(jī)床采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)川戶需求進(jìn)行配置。使用75／150／300mm標(biāo)準(zhǔn)寬度復(fù)材帶料。機(jī)床X／y／Z軸行程3000～5000mⅡ∥1000～6000mm／300一1500mm，C軸±1850，A軸±22．50；線性軸進(jìn)給速度15～45m／min，定位精度±0．08mm，配有兩個(gè)超盧波小型切刀用于帶料切割。此外，鋪帶頭上設(shè)計(jì)有內(nèi)裝式帶料缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)有構(gòu)件輪廓檢查的激光光幕裝置等選件。MTORRES鋪帶頭能提供最大的壓緊能力，不需頻繁使用抽真空方法來取得最佳壓緊效果。4.3特點(diǎn)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)（而不是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）；鋪放速度：61m/min；纖維寬度：1/8”、1/4”、1/2”。進(jìn)給軸的動(dòng)力加速度：3g；精度：裁剪和加料的精度保持在1mm；生產(chǎn)率：最高鋪放生產(chǎn)率可達(dá)45-50kg/hr；在AFP技術(shù)中動(dòng)態(tài)切割和動(dòng)態(tài)添加的概念是一個(gè)突破性的一步。TORRESFIBERLAYUP在業(yè)界首次實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)在獨(dú)立牽引的切割和添加高效的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，,不僅不用停止或者減小機(jī)器鋪設(shè)速度，而且機(jī)器能夠在全加速下運(yùn)轉(zhuǎn)，顯著提高系統(tǒng)效率。自動(dòng)粘接系統(tǒng)進(jìn)一步提高生產(chǎn)力。它通過自動(dòng)拼接的上一個(gè)結(jié)束線軸和下一個(gè)開始的線軸，顯著減少非生產(chǎn)性時(shí)間和保存反復(fù)出現(xiàn)的廢品成本。MTorres公司這款高端大型AFP機(jī)床總體結(jié)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際需求，或者說根據(jù)復(fù)材零件結(jié)構(gòu)需要而設(shè)計(jì)為立柱移動(dòng)式的，并可帶或不帶臥式轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，或者設(shè)計(jì)為龍門橫梁移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。對(duì)于TORRESFIBERLAYUP纖維鋪放機(jī)的高輸出能力，更換絲軸成了瓶頸，因此MTorres公司為每根絲帶安裝一個(gè)自動(dòng)粘接系統(tǒng)從而提高了生產(chǎn)效率。-----期刊論文《自動(dòng)纖維鋪放機(jī)》北京恒融達(dá)經(jīng)貿(mào)5、美國Ingersoll5.1產(chǎn)品介紹：美國Ingersoll機(jī)床公司擁有Lynx（圖5.1(a)）和Mongoose（圖5.1(b)）兩個(gè)系列的自動(dòng)鋪絲機(jī)，每個(gè)系列均有臥式和龍門式兩種結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)成可更換式鋪絲頭，適用鋪放1/8、1/4、1/2英寸的預(yù)浸窄帶。Lynx系列鋪絲機(jī)的獨(dú)立紗箱安裝在鋪絲小車或龍門式機(jī)床的橫梁上，紗箱內(nèi)的溫度和濕度可控，鋪絲頭最多可同時(shí)鋪放32根預(yù)浸窄帶；Mongoose系列鋪絲機(jī)的紗箱安裝在鋪絲頭上，該型鋪絲機(jī)鋪絲頭采用模塊化設(shè)計(jì)，可在三分鐘內(nèi)快速更換，由于其紗箱集成在鋪絲頭上，受鋪絲頭重量和空間的限制，一般最多可同時(shí)鋪放16或24絲束。波音787客機(jī)，裝備有Ingersoll公司的AFPMongooseH3機(jī)床，應(yīng)用32束12.7mm寬纖維束的鋪絲頭，鋪放速度和切割速度達(dá)30m/min，生產(chǎn)率可達(dá)720m2/hr碳纖維。圖5.15.2工作原理：床和自動(dòng)鋪絲機(jī)器人不同于一般的數(shù)控設(shè)備，它是把柔性的并且有相當(dāng)粘性的預(yù)浸窄帶高速鋪放到指定模具表面，高速度和高質(zhì)量鋪放是ACM低成本制造的關(guān)鍵之一，美國Ingersoll機(jī)床公司Lynx系列最大鋪放速度60m/min，Mongoose系列可達(dá)75m/min。為實(shí)現(xiàn)高速、高質(zhì)量的鋪放，預(yù)浸窄帶要有較好的可鋪覆性，即鋪放對(duì)預(yù)浸料的粘性有要求，同時(shí)鋪絲機(jī)絲束供給系統(tǒng)必須能夠在高速下可靠、穩(wěn)定的工作。美國Ingersoll機(jī)床公司研制的兩種系列鋪絲機(jī)均帶有紅外加熱系統(tǒng)，系統(tǒng)加熱機(jī)構(gòu)的輻射強(qiáng)度可隨鋪放速度自動(dòng)調(diào)節(jié)。目前國外已經(jīng)有很成熟的纖維自動(dòng)鋪放設(shè)備，比較有代表性的包括有美國的Cincinnati公司，法國的Ingersoll公司以及西班牙的MTORRES公司。這些公司所生產(chǎn)的纖維自動(dòng)鋪放機(jī)床都有自己配套的纖維張力控制系統(tǒng)。纖維自動(dòng)鋪放機(jī)床起步于上世紀(jì)80年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國外共出現(xiàn)了多種纖維張力控制系統(tǒng)。根據(jù)張力產(chǎn)生方式主要分由摩擦，由氣缸或者彈簧配合電機(jī)以及單純由電機(jī)產(chǎn)生張力三大類，而根據(jù)張力反饋方法分類主要分為位移傳感器和張力傳感器兩大類。5.3技術(shù)特點(diǎn)：Ingersoll's的自動(dòng)鋪絲機(jī)制造復(fù)雜,波狀外形的形狀大型曲線表面上使用環(huán)氧樹脂浸漬復(fù)合纖維材料。其纖維鋪放過程的靈活性提供了先進(jìn)的航空航天應(yīng)用程序所需的精度和性能。高速剪切，添加絲束雙向鋪放能力單個(gè)卷筒能纏繞長度超過4km具有基膜檢索系統(tǒng)纖維卷筒的快速切換可獨(dú)立控制32束絲束可處理多種絲束寬度(.125-.182"/3.18-4.62mm)給鋪絲頭路徑直接的經(jīng)軸架動(dòng)態(tài)“起軋點(diǎn)”加熱+1.5"(+38mm)鋪絲頭浮點(diǎn)數(shù)(給超出規(guī)格的工具)直通機(jī)械臂的靈巧性水平、垂直鋪放能力支撐工具重量高達(dá)80000磅。(36噸)有驅(qū)動(dòng)裝置的主軸或有驅(qū)動(dòng)裝置的主軸&尾座Carriage-Mounted臂架智能前端基于PC的處理器GEFANUC多軸數(shù)控控制和復(fù)合編程系統(tǒng)(CPS)CATIA/國標(biāo)庫圖形界面單/雙工作區(qū)“Domes-on”功能允許產(chǎn)品壓力艙壁、儲(chǔ)油罐和圓錐形狀自動(dòng)鋪絲機(jī)規(guī)格工作區(qū)16ft.x46ft.到20ft.x75ft工作進(jìn)給速率1,200in./min.空行速度2,200in./min.定位精度0.002in./ft.(0.015inch整體)孔距精度0.001in加速度/減速度20in./sec2IngersollMachineTools為其現(xiàn)有的用戶提供現(xiàn)代化服務(wù)，提供新的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和可以使用現(xiàn)有的組件，例如基礎(chǔ)和地板安裝的控件?，F(xiàn)代化產(chǎn)品可以供所有機(jī)器品牌選擇。更新都基于生產(chǎn)者的需求和最優(yōu)定制的設(shè)施結(jié)構(gòu)，公司將和用戶一起尋找最優(yōu)的解決方案來提高機(jī)器性能同時(shí)竟可能多的使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)Ingersoll，現(xiàn)代化進(jìn)程需要更少的停機(jī)時(shí)間比傳統(tǒng)重建或改造，降低總體生產(chǎn)成本和增加生產(chǎn)時(shí)間。6結(jié)論隨著復(fù)材構(gòu)件在現(xiàn)代大型飛機(jī)上廣泛應(yīng)用，從而推動(dòng)了飛機(jī)復(fù)材構(gòu)件制造設(shè)備的重大發(fā)展與創(chuàng)新，自動(dòng)鋪絲機(jī)(AFP)近年快速發(fā)展。通過對(duì)各大鋪絲機(jī)生產(chǎn)商產(chǎn)品調(diào)研，了解產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方法以及各自的技術(shù)特點(diǎn)，可以看出用于航空飛機(jī)復(fù)材構(gòu)件制造領(lǐng)域的高端AFP機(jī)床發(fā)展除其趨向更加大型化外，并出現(xiàn)如下發(fā)展新趨勢(shì)：

（1）大型AFP機(jī)床多設(shè)計(jì)配置有緊奏型熱固性鋪絲頭，通過可選擇的“窄帶多束”或“寬帶少束”鋪絲頭配置以滿足不同用戶需求，實(shí)現(xiàn)鋪放生產(chǎn)率與制造構(gòu)件復(fù)雜度兩者得以兼顧

（2）大型AFP機(jī)床進(jìn)給高速化（50~60m/min），以取得高鋪放生產(chǎn)率（25~50kg/hr