数字化技术在复合材料构件研制中的应用

张延京，杨忠，李俊英，李健平

(西安工业大学材料与化工学院，陕西西安710021)

所谓的复合材料，就是具备高强度、高硬度的增强材料。复合材料与普通材料相比，具有高强度、高硬度、良好的抗疲劳性和抗腐蚀性等特征，被广泛的应用在铺设基体中，是一种新型材料。

1 复合材料产品数字化的含义

由于飞机制造外形较为复杂，内部空间相对狭小，而且飞机制造所消耗的零件数量十分庞大，各部件之间的协调性十分复杂，质量要求相对较高。而复合材料应用于飞机制造产业中所带来的效果十分显著，不仅能够轻易成型，适应各种复杂的构件，还能够大量减少零件数量，从而使得协调关系更加简单，保证了飞机制造的整体性，从而使得飞机结构的总重量降低，保证了飞机运行的可靠性和安全性。由此可见，对于航空领域中应用复合材料是十分重要的，尤其是在飞机制造行业中，性能优越的飞机都是在先进的复合材料技术支持的基础上得以实现的。而新型飞机的不断出现，都能够极大的促成先进复合材料制造技术的迅猛发展。由此可见，复合材料在飞机制造中应用的数量和应用部位已经成为飞机是否先进的重要衡量依据。

2 数字化技术在复合材料构件研制中的应用分析

2.1 复合材料计算机辅助工艺快速设计技术

2.1.1 建立复合材料工艺标准规范

复合材料与其他材料的制作工艺有很多方面的不同，最主要的不同之处在于复合型材料在设计方案的一开始就能够全面的表达出工艺的特征。这是因为在设计之初就针对性的决定了复合材料的结构和铺层以及制作顺序，所以复合材料的制作工艺在一开始就已经确定了。无论是工艺技术还是方案设计思路，对于复合材料标准进行规范是非常重要的。而且，通过对于复合材料制作工艺的规范化，这样就能够判断出产品的公式是否符合标准，是否能够被制造出来，还能够对产品的结构进行选择。要运用哪些材料、选择怎样的设备和工装、要通过什么样的方法进行检测，有哪些因素能够影响到复合材料的质量，这些问题都能够通过规范化的标准得以明确，根据这些工艺规范，我们不仅能够在材料进行生产的同时节约时间，还能够极大地节约成本、制作经费和周期，促进了复合材料的工艺水平的不断进步。

2.1.2 建立复合材料计算机辅助工艺设计系统

在CAPP系统的基础之上，通过借鉴其成功的先进经验，建立起适用于复合型材料的CAPP系统，既要能够满足复合材料制造的需要，又要满足复合材料自身的特点。所以，对于复合材料的主要研究内容是建立起一个复合材料工艺设计的创作环境，保证工艺人员在这样的工作环境中能够方便、高效的进行复合材料的构件的工艺设计和信息管理。要保证复合材料的工艺设计信息库和典型的工艺库的不断完善和发展。

2.2 复合材料构件工装快速研制技术

对于复合材料构件工装数字化技术的标准要逐渐的形成并确立，包括行业内认可的技术标准、管理标准以及应用标准。更要保证不断的适应复合材料工艺的发展，开发出对应的装备工具、而为绘图工具等。要建立并完善工装设计知识库，典型工装结构库、标准件数据库。在这写关于工装快速研制技术的设计体系中，要加大对于复合材料构件的工装系统的知识驱动设计，建立起工装数控的参数库，这样的做法不仅能够保证符合材料构件的开发、研制时间大幅度的下降，还能够降低复合材料的研制开发经费，降低生产的成本。从而达到增强复合材料质量的目的，进一步提高复合材料的产品竞争力。

2.3 复合材料自动剪裁技术

在CAPP系统的技术上，对应开发设计软件形成统一的结构，保证产品的设计和工艺设计之间的无缝对接。剪裁系统的软件开发应该集中在铺层展开与排样优化方面，还要做到预浸料的自动裁剪。这样能够保证对于复合材料的下料样板的取消。

2.4 复合材料激光铺层定位系统

对于复合材料专用软件的不断引进，并且对应的解决复合材料构件在实际生产过程中的再次开发，能够将软硬件之间进行合理的优化统一，这样就能够保证对于激光铺层的精确定位，从而实现符合材料构件的dfm。这一技术在实际中的应用能够取消铺层的需求。

结束语

伴随着复合材料工艺的不断进步，大量的复合材料广泛的应用于航空制造领域、军民用飞机产品中。从目前情况来看，无论是国内飞机制造厂商还是国外的飞机制造厂商，在对于自身生产的复合材料构件都提出了更高的要求，例如改进产品工艺方法、提升制造效率、提高制造质量、降低综合制造成本等。尤其是在自动化制造产业有了长足的发展，并且被广泛的应用于制造行业中的形势下，复合材料构件的加工制造设备与制造手段更加的智能化、自动化以及数字化，而且生产的工艺技术也朝着多元、融合的方向发展。

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