支 勉，侯玉婷，马淑春

（保定标正机床有限责任公司，河北 保定071000）

先进复合材料具有高比强度、抗疲劳、耐腐蚀、设计制造一体化的特点，复合材料自动铺放设备主要由欧美国家生产，西班牙M.TORRES公司，美国CINCINNATI，INGERSOLL，法国 FOREST-LINE 等生产。复合材料构件生产主要有自动缠绕机、自动铺带机、自动铺丝机等制造技术。其中自动铺丝机主要用于形状复杂曲面型构件的铺放制造，如飞机机身、尾锥，以及S型进气道等复杂构件的整体制造，而该类设备在中国尚属空白。按照国家科技重大专项“航空复合材料构件自动铺丝头设备开发及应用”要求，设计一款龙门式复合材料自动铺丝设备尤为迫切。

1 龙门式复合材料自动铺丝机床的结构形式及相关计算

龙门式复合材料自动铺丝机是国内首台纱架与铺丝头一体式的碳纤维自动铺丝设备，可满足成型负曲面最小曲率半径为150 mm，正曲面最小曲率半径为20 mm；纤维铺丝速度0～30 m/min；根据复合材料构件CAD数模生成铺丝轨迹，具有后置处理、避碰干涉检验和离线加工仿真功能。丝束间隙均匀、公差±0.5 mm.

该设备包括机械主体、控制系统、纱架和自动铺丝头装置；工装夹具装置由四大部分组成，共有X、Y、Z、A、C、C12、E 七个轴。纱架和铺丝头固定在 A、C、C12轴回转装置中，机床带动铺丝头完成丝束对芯模的铺放工作。整个过程可实现七轴的同步联动，确保铺丝过程的连续性。整体结构及外形如图1、图2所示。

图1 整机结构图

图2 整机外形图

1.1关于X坐标推力计算

在水平方向移动时，电机所要克服的力包括加速力、摩擦力以及铺丝力。……