基于五軸平臺CFRP增材制造軌跡控制方法研究.pdf

1、碳纖維增強復(fù)合材料具有高強度、高模量、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數(shù)小等特點，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車、體育用品等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的復(fù)合材料成型工藝主要包括熱壓罐成型、傳遞模塑(RTM)、纏繞成型、自動鋪放等技術(shù)，均需要模具作為成型基礎(chǔ)和支撐成型工藝復(fù)雜、成型周期長、成本高。受限于脫模，傳統(tǒng)成型方法難以成型構(gòu)型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
　　3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為碳纖維結(jié)構(gòu)制品快速低成本研制提供一條新的技術(shù)途徑，無需模具，理論上可以成型任意復(fù)雜構(gòu)型結(jié)構(gòu)

2、;采用熱塑性樹脂基預(yù)浸料熔融沉積成型，成型工藝簡單，成本低。但傳統(tǒng)的3D打印是由線在XY平面內(nèi)堆積成面，再由面在Z軸方向上堆積成體，適用于傳統(tǒng)的塑料、金屬等均質(zhì)材料。但對于具有各向異性特點的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)的平面分層方法存在Z向無纖維增強，使纖維取向不能按力傳遞方向優(yōu)化布置，大大降低所成型制件的力學(xué)性能。因此，提出一種基于五自由度運動平臺的連續(xù)碳纖維熔融沉積方法。
　　基于五軸龍門式機床設(shè)計原理，構(gòu)建五軸運動平臺的機械

3、結(jié)構(gòu)，包括XYZ三個平動軸和一個繞Y軸擺動的B軸和一個繞Z軸旋轉(zhuǎn)的C軸。采用“PC+PMAC多軸運動控制器”搭建五軸平臺控制系統(tǒng)，設(shè)置控制卡各變量，調(diào)整平臺運動穩(wěn)定性，滿足平臺各軸之間運動相互配合。利用五軸聯(lián)動機床通用的運動學(xué)模型對五軸平臺進行運動學(xué)求解，通過后處理技術(shù)實現(xiàn)路徑規(guī)劃，并利用vericut軟件對生成的運動軌跡進行模擬仿真，驗證路徑可靠性，之后利用搭建的五軸平臺完成實物打印。
　　實驗結(jié)果表明，課題搭建的五軸平臺，具有