机械工程学报

作者：孙守政, 赵尧旭, 王扬, 韩振宇

单位：哈尔滨工业大学机电工程学院 哈尔滨 150001

关键词：热塑性,复合材料,自动铺放,机器人,工艺优化；

基金：国家自然科学基金（51875134）和国防装备预研领域基金（61409220122）资助项目。

针对热塑性复合材料的铺放功能及其实际需求，以机器人为载体，开展了热塑性复合材料铺放设备关键技术及工艺优化研究。根据机器人铺放头特点，提出了铺放头总体设计方案，设计了加热、剪断、重送、夹紧、张力调控等功能模块，开发出了电气控制、PID张力控制、温度控制等控制单元，实现热塑性复合材料机器人铺放设备的搭建。采用GF/PP热塑性预浸料，开展工艺对比试验及检测试验，并探究了显微结构对力学性能的影响，结果表明：铺放工艺制备的试样中层与层间有明显区分，且结晶度较低，是造成其力学性能不及真空袋辅助成型的主要原因。采用响应面法优化了铺放工艺参数并进行试验验证，优化后铺放工艺成型构件的缺陷较少，其力学性能与真空袋辅助成型制备的构件相当，从而验证了热塑性复合材料机器人铺放设备的可行性及有效性。

来源：2021年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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