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 SUN Shouzheng;ZHAO Yaoxu;WANG Yang;HAN Zhenyu

作者机构：哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 

基　　金：国家自然科学基金(51875134) 国防装备预研领域基金(61409220122)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第57卷第23期

页      码：209-219页

摘      要：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。

主 题 词：热塑性 复合材料 自动铺放 机器人 工艺优化 

学科分类：08[工学] 080202[080202] 0804[工学-材料学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0703[理学-化学类] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2021.23.209

馆 藏 号：203107758...