戴维蓉，杨 涛，王天琪，李亮玉，牛雪娟

(1.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387；2.天津工业大学 机械学院，天津 300387)



基于自由曲面构件的纤维变刚度铺放路径规划①

戴维蓉1，2，杨 涛1，2，王天琪2，李亮玉1，2，牛雪娟2

(1.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387；2.天津工业大学 机械学院，天津 300387)

针对复合材料自动铺放的路径规划问题，提出了一种新的基于自由曲面构件纤维变刚度铺放的方法。根据角度线性变化方式设计了角度参数为⟨45°/0°⟩的空间铺放路径，采用空间等距法及正交投影法生成自由曲面芯模表面上的所有铺放路径，并保存成IGES格式，以获取路径数据信息。应用NURBS曲线拟合铺放路径，拟合结果表明，IGES格式不受芯模形状和边界条件的影响，减少了运算量。计算初次拟合后的铺放路径误差为δ(0.09、0.63、0.3 mm)，进行节点细化后的误差减小到δ1(0.01、0.09、0.05 mm)，从而提高了铺放头运动轨迹的精确度。应用铺放机器人系统对此路径规划算法进行仿真，得仿真偏差δ2(0.01、0.03、0.15 mm)，偏差较小，符合铺放要求，表明所提出的方法可实现任意方向任意变角度的纤维曲线铺放，满足铺放工艺要求。

变刚度铺放；自由曲面构件；NURBS曲线；IGES格式；铺放机器人系统仿真

0 引言

随着纤维复合材料构件在航空、航天等高科技领域的广泛应用，最近发展起来了先进的纤维铺放成型技术。纤维铺放成型是一种新型的复合材料构件自动化制造技术，与传统的加工方法不同，它能实现高度的自动化和构件表面复杂的敏捷铺放，以及铺放成型的构件具有高比强度、高比模量和质量稳定等特点，并具有极大的发展潜力[1-3]。……