自动纤维铺放是近年来发展起来的一种新型复合材料成型技术,其综合了纤维缠绕和铺带技术两种成型工艺的优势,在大结构尺寸、大曲率、复杂边界条件等复合材料构件的自动成型当中发挥着不可替代的作用。因而越来越受到工业发达国家的重视。自动铺丝线型规划及与之对应的CAD/CAM软件的开发是自动纤维铺放的关键技术之一。铺丝线型,即复合材料纤维丝束在芯模上的排布形式,直接决定了复合材料构件的各项性能,因而铺丝线型规划的合理与否将关系到复合材料构件加工的成败。铺放过程中,铺放设备只有沿着特定的轨迹将纤维丝束铺放到芯模表面上才能够保证满足构件的性能要求。这是因为,自动铺丝中所采用的纤维丝束弹性模量大,变形能力有限,只有沿着特定的轨迹才能保证丝束不起皱、不撕裂地铺放到芯模表面上;且为了提高复合材料构件的力学性能,通常希望构件上任意一点的纤维方向能够与其应力的方向相匹配。因此,自动铺丝中的纤维铺放方向受到多方面的限制,其线型规划是一个非常复杂的计算过程,必须有一个完备的理论作为支撑。基于上述讨论,本文提出了一种多约束自动铺丝线型规划算法。考虑构件的几何形状、制品力学性能、材料加工工艺性、加工设备等因素,建立了力学约束模型、加工工艺性约束模型、铺丝靴自适应约束模型,并且将这三个模型应用于线型规划过程中。且提出了自左向右遍历型面以求解全部线型的方法。采用双向规划及线型延伸算法来求得一条完整的线型,保证了边界处的型面能够被铺上预浸料。引入重合度以衡量铺放过程中的纤维离缝和重合程度,通过线型规划过程中的覆盖性分析来生成纤维的动态裁剪和重送方案,以此保证了预浸料能够按要求覆盖整个型面。在VC++6.0开发平台上,借助OpenGL技术开发了自动铺丝CAD/CAM软件,其能够满足多种模型及不同铺放头参数的线型规划要求。良好的人机界面实现了整个线型规划过程的可视化,其运动规划处理器生成的数控加工代码为后续的自动铺丝仿真加工奠定了基础。