碳纤维复合材料自动铺放技术突破了大尺寸复合材料零件依赖手工成型的瓶颈,是欧美发达国家近几十年发展起来的一种先进复合材料部件数控加工技术,由初始的自动铺带技术经过不断改进发展成纤维丝束铺放技术(即自动铺丝技术),两者都采用固定宽度、浸有树脂的碳纤维预浸料带进行自动化铺叠,具有高效、高精度和高可靠性的优点,适用于民用或军用运输机、战斗机预警机等飞行器复合材料零件的制造,已成为欧美国家航天航空工业领域中大型复合材料构件典型制造工艺。飞机制造企业为了适应新技术发展应用和质量要求,在某型无人机机翼蒙皮制造中采用自动铺带技术代替工人手动铺叠,自动铺带技术依靠数控设备的自动运算,进行预浸料带的0°/90°/45°/-45°方向的铺叠和自动裁剪料片,整合了手工铺叠时运用自动下料机保证铺叠料片形状和激光投影保障铺叠角度正确两种设备功能,因此在自动铺带铺叠过程中,纤维铺放方向须满足零件铺层角度设计方向,预浸料铺叠须满足料片无褶皱、无架桥、纤维无断裂,预浸料铺放相邻料带间的间隙须满足间隙容差设计要求,如果对以上工艺制造技术研究不够,将影响自动铺带技术应用于实际飞机复合材料零件的工程制造。本论文将通过对自动铺带制造工艺技术研究,提供制造工艺技术控制标准,实现铺带制造控制方案的工程应用,本文的具体研究内容如下:1、自动铺带轨迹规划研究综合分析铺带间隙要求与轨迹规划原理,研究自动铺带轨迹算法自然路径的间隙容差问题,研究自动铺带轨迹规划中间隙分析方法;将间隙容差综合考虑至各种曲面铺带中,建立既满足铺带间隙要求,又满足自动铺放工艺中预浸料带无褶皱、无纤维撕裂的轨迹规划算法。2、自动铺带运动仿真技术研究为实现铺带风险预判,提高铺叠效率和铺带操作的安全性,自动铺带机在编制程序后,若没有程序运行和碰撞干涉软件仿真,初次新编程序在机床上运行,存在很大风险,程序运行质量稳定性较差。通过使用VERICUT软件自主开发运动仿真软件,优化程序控制,实现实时显示铺带图形功能,通过设置铺带机干涉检查项目对应的参数,实现机床运动仿真和干涉检查,可以有效地避免现场加工碰撞工装事故发生。3、自动铺带监控技术研究通过研究数控系统数据模块和加工信息模块,进行数据采集,搭建监控软件的架构。具体为自动铺带数控系统数据采集模块通过采集数控系统的各轴机床坐标、各轴当前工作坐标、加工速度、机床状态、故障情况等;加工信息采集模块则采集零件加工信息和材料信息;然后将该两个模块采集到的数据实时存入公司设定的远程数据库服务器中,专业厂的数字化生产线集成系统可以通过接口或者数据视图访问加工任务信息,实现自动铺带系统数控信息数据、加工任务信息的展示,以及铺带实时图形展示。4、自动铺带工艺制造控制技术研究通过对自动铺带预浸料、带隙控制能力、压辊压力、角度精度进行实验测试研究,设计和确定自动铺带工艺参数,实现自动铺带运动仿真技术、监控技术、工艺制造技术应用于飞机的复合材料机翼蒙皮的实际生产。基于自动铺带技术的复合材料机翼蒙皮自动铺带制造已经普及应用于飞机制造企业。本文根据理论研究的成果,构建了基于自动铺带控制技术进行复合材料机翼蒙皮制造系统,通过对机翼蒙皮零件的制造和无损检测,完全符合工艺检验要求,零件制造合格,行业内反响大,是一次成功复合材料制造技术转变和提升。在航空制造企业实施了完整的实践应用,解决了具体的问题,具有推广意义。