桿狀碳纖維零件纏繞成型技術研究.pdf

1、碳纖維具有較高的比強度、比模量和較小的體積等特性，是纖維高分子復合材料領域中的特種增強纖維。穩(wěn)定可靠的碳纖維零件生產制造是碳纖維成型的熱點和難點問題。工業(yè)級碳纖維纏繞機構相對比較成熟，低成本非工業(yè)級碳纖維纏繞機構研究還屬于起步階段，本文將針對桿狀零件碳纖維纏繞成型的技術進行研究，并主要適用于實驗室或科研機構的樣件試制。
　　本文根據纖維纏繞原理設計新型六自由度碳纖維纏繞機構，闡述新型碳纖維纏繞機的設計思路，對運動平臺進行分析選型，

2、對絲嘴偏轉模塊、絲嘴旋轉模塊和芯模固定模塊進行詳細設計，對設計的機構進行運動仿真，檢測是否存在干涉，并完成加工裝配。
　　在完成結構設計的基礎上，研究纖維纏繞的線型分類、纏繞模型和線型規(guī)律，以設計的結構為數學模型分析推導纖維纏繞的絲嘴運動軌跡方程和約束條件，利用Matlab進行模型仿真，針對不同形狀零件觀察仿真纏繞的線型效果。
　　基于纖維纏繞原理和碳纖維纏繞機結構，設計搭建碳纖維纏繞機構其中四自由度的運動控制平臺。采用“工

3、控小主板+Arduino運動控制器+伺服驅動單元”的硬件控制平臺，并在G代碼基礎上進行軟件總體設計，解析出纏繞過程的路徑規(guī)劃，利用Bresenham算法實現運動軌跡的控制，從而實現碳纖維纏繞成型控制的整體規(guī)劃。
　　最后，對加工裝配完成的碳纖維纏繞機構樣機的性能進行測試，重點對其張力控制能力進行實驗驗證。利用新型碳纖維纏繞機樣機分別試制無骨架和有骨架碳纖維零件，對無骨架零件進行表面平整性、抗拉能力、抗壓能力以及三點彎曲性能等方面性