刘志强，顾献安，郭 昊，王明强

（江苏 科技大学机械工程学院，江苏 镇江 212000）

1 引言

随着国产大飞机、豪华邮轮、高速交通工具等产业的发展，高性能碳纤维得到了越来越多的应用。而且碳纤维及其自动成型技术自“十二五”规划开始，就已被列为国家的战略产业，也被“中国制造2025”列入需要攻关的战略技术[1]。其中，碳纤维树脂复合材料具有优异的性能，如比强度和比模量高，具有良好的耐腐蚀性和抗疲劳性、优异的阻尼和减震特性，材料可回收性好、可剪裁性优异[2-3]，广泛用于飞机机翼、豪华邮轮结构件、直升机外壳、螺旋桨、无人机、体育器材、高档汽车等领域[4]。这种复杂组件的高阶曲面特征对碳纤维曲面高精度成型技术提出了挑战。

国内对复杂曲面碳纤维结构件的需求越来越广泛，然而国内碳纤维材料成型主要还是使用人工铺放，生产效率低、废品率高、材料浪费严重[5]。

同时西方国家对我国实行技术封锁，使得高端碳纤维成型技术及其设备都难以直接引进，客观上也制约了我国纤维铺丝技术的发展和水平的提高。且由于制造装备技术方面的欠缺，纤维铺放技术在国内研究很晚，发展水平较低，尤其是能够完成自由曲面铺放的自动铺放机，及相关配套的铺放算法和铺放控制软件也相当缺乏[6-7]。针对这些问题并结合自由曲面铺放特性，这里设计了一种小型的自由曲面成型铺放设备。

2 装置总体方案设计

针对小型自由曲面“（1000×1000）mm范围内”，设计出一种碳纤维自由曲面铺放装置。……