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复合材料异型构件铺放设备中间支撑系统研究

发布时间:2017-12-26 19:44

  本文关键词:复合材料异型构件铺放设备中间支撑系统研究 出处:《河北科技大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 弱刚性 凸曲面 中间支撑装置 控制算法 仿真


【摘要】:随着复合材料的兴起,纤维铺放技术及设备的研发得到迅速发展和应用。在对大型弱刚性构件进行铺放加工时,构件在自身重力和铺丝头的压力作用下容易造成弯曲变形,影响其表面加工质量和成型精度。为了减少构件的弯曲变形,需要增加一些辅助措施。本课题以小鹰500机身自动化铺放加工为研究背景,针对机身芯模刚性差,机身外形为凸曲面的特点,设计了一种适用于大型凸曲面构件旋转铺放成型的中间支撑系统。首先,本文对传统切削加工过程添加辅助支撑和叶片铺放成型“V”型支撑进行了介绍,分析了两类支撑装置的优缺点,结合机身结构特点,提出了一种适用于飞机机身铺放成型过程中的辅助支撑方案,即采用两支撑轮的两点支撑方案。其次,通过分析机身支撑截面形状和DXF图形存储特点,建立相应的几何模型,提出了一种适用于该支撑装置的支撑运动轨迹算法,并对算法进行了动态性能分析与动画仿真制作。再次,根据所提出的支撑方案和运动轨迹算法,结合机身芯模的几何特点,对支撑装置的机械结构做了详细的设计和选型计算,同时,根据有限元法思想,利用ANSYS Workbench软件对装置关键零部件做了静力学分析,验证了支撑装置刚度的可靠性。最后,为实现对所设计支撑装置的自动化控制,进行支撑控制系统研究。该支撑控制系统包括支撑轮运动控制系统和微机控制系统。微机控制系统负责信息监控、参数设置和操作;支撑轮运动控制系统负责控制两个支撑轮电机运行。本文以小鹰500机身作为成型构件,设计了一种基于纤维铺放设备的中间支撑装置和运动控制算法,通过对装置进行性能分析和运动仿真验证了算法的可行性。该装置和算法不仅适用于纤维铺放等增材制造方式,对于类似应用环境下的切削加工等减材制造方式同样适用,可推广应用于车铣复合加工等非圆凸曲面工件加工过程中的辅助支撑。
[Abstract]:With the rise of composite materials, the research and development of fiber placement technology and equipment have been developed and applied rapidly. When placing and processing large and weak rigid members, the bending deformation of components under the pressure of self gravity and fillet head can be easily affected, and the quality and accuracy of surface processing will be affected. In order to reduce the bending deformation of the component, some auxiliary measures need to be added. Based on the research background of the small hawk 500 fuselage automatic placement and processing, aiming at the rigid body core mold and the shape of the fuselage as the convex surface, a middle support system suitable for large-scale rotary surface parts is designed. First of all, based on the traditional machining process of adding auxiliary support and blade placement "V" support were introduced, analyzed the advantages and disadvantages of the two kinds of supporting device, combined with the characteristics of body structure, a method is presented for the aircraft fuselage placement support scheme aided in the process of forming, which adopts two point support wheel support scheme. Secondly, by analyzing the shape of the support section and the storage characteristics of DXF graphics, a corresponding geometric model is established, and a support motion trajectory algorithm for the support device is proposed, and the dynamic performance analysis and animation simulation are made for the algorithm. Again, according to the algorithm of support scheme and trajectory of the combination of geometric characteristics of fuselage core mold, mechanical structure of the supporting device to do the calculation, design and selection in detail at the same time, according to the theory of finite element method, the device key parts do static analysis by using ANSYS Workbench software to verify the reliability of the supporting device stiffness the. Finally, in order to realize the automatic control of the designed support device, the support control system is studied. The support control system includes the support wheel motion control system and the microcomputer control system. The microcomputer control system is responsible for the information monitoring, the parameter setting and the operation, and the support wheel motion control system is responsible for controlling the operation of the two support wheels. In this paper, the 500 body of Kitty Hawk is used as the forming member, and an intermediate support device and a motion control algorithm based on fiber placement equipment are designed. The feasibility of the algorithm is verified by performance analysis and motion simulation. The device and algorithm are applicable not only to fiber placement, but also to the way of increasing material, such as cutting and machining, etc., and can be applied to the auxiliary support of non-circular convex surface machining process such as turn milling and compound machining.
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V262

【参考文献】

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本文编号:1338611

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