热塑性复合材料机器人铺放系统设计及工艺优化研究

作者：孙守政; 赵尧旭; 王扬; 韩振宇^*

来源：机械工程学报, 2021, 57(23): 209-219.

• 热塑性
• 复合材料
• 自动铺放
• 机器人
• 工艺优化

针对热塑性复合材料的铺放功能及其实际需求,以机器人为载体,开展了热塑性复合材料铺放设备关键技术及工艺优化研究。根据机器人铺放头特点,提出了铺放头总体设计方案,设计了加热、剪断、重送、夹紧、张力调控等功能模块,开发出了电气控制、PID张力控制、温度控制等控制单元,实现热塑性复合材料机器人铺放设备的搭建。采用GF/PP热塑性预浸料,开展工艺对比试验及检测试验,并探究了显微结构对力学性能的影响,结果表明:铺放工艺制备的试样中层与层间有明显区分,且结晶度较低,是造成其力学性能不及真空袋辅助成型的主要原因。采用响应面法优化了铺放工艺参数并进行试验验证,优化后铺放工艺成型构件的缺陷较少,其力学性能与真空袋辅助成型制备的构件相当,从而验证了热塑性复合材料机器人铺放设备的可行性及有效性。

• 单位
  哈尔滨工业大学; 机电工程学院