高端自动铺带机自动铺丝机趋向大型化与高效化

高端自动铺带机/自动铺丝机趋向大型

化与高效化作者：白狐在现代大型飞机批量生产中，用於复材整体构件制造的自动铺带机ATL/自动铺丝机AFP则成为关键设备。20世纪90年代末本世纪初（2001年）前，基本上仅有美国Cincinnati机床公司和Ingersoll公司能向航空飞机制造业提供大型ATL/AFP机床，美国ADC（AutomatedDynamicsCorp.）公司能够提供AFP机床。最近10多年来，航空飞机制造业对自动化复材构件制造技术的迫切需求推动了ATL/AFP机床得到长足发展和更广泛工业应用。但是和金切数控机床相比，能向航空飞机制造业提供ATL/AFP机床的制造商仍然极为有限。用於航空飞机制造业的大型复杂复材整体构件铺放的高端ATL/AFP机床，进一步向大型化、高速化、自动化和集成复合化方向发展，以提供高生产率、高自动化、高性能和宽铺放应用范围的ATL/AFP机床。为适应航空飞机制造业这种实际发展需求，诸如Cincinnati、Ingersoll和ForestTine公司等一些大型数控机床制造商借助其在大型数控机床结构设计技术的优势，最近几年都纷纷推出其配有高铺放进给率铺放头的新一代大型高端（Highlevel）自动铺带机/自动铺丝机（ATL/AFP）机床，其结构尺寸越来越趋向大型化。美国MAGCincinnati机床公司的CHARGER系列ATL机床和Viperl200/3000/4000/6000系列AFP机床发展历程可作为这种趋向大型化发展的典型实例。图1为MAGCincinnati公司和MTorres公司两款高端大型ATL机床；图1MAGCincinnati公司和MTorres公司两款高端大型ATL机床图2左为HawkerBeechcraft（豪客比奇）公司应用Cincinnati公司ViperAFP机床铺放制造豪客4000超中型级别公务机复材机身整体构件情况，机身最大直径已超过2m。据报道，目前豪客4000公务机的订单已超过了100架。MAGCincinnati公司最新Viper6000AFP机床铺放复材整体筒形构件直径可达6.3m，驱动心模重量达86.31。

图2MAGViper大型AFP机床法国Forest-line公司和西班牙MTorres公司新近推出的AFP机床可作为高端AFP机床大型化的另一典型实例。图3左为法国Forest-line公司2007年推出的高端大型AFP机床FPHATLAS，主要用於大型飞机机身段复材构件和类似零件铺放制造，并可适应半径达1m以上的内曲面（凹模）构件的铺放加工。据称其特别设计的紧奏型热固性铺丝头，维护方便，使用6.35mm束宽32束或12.7mm束宽24束纤维束料，允许最短铺放纤维长度仅80mm，铺放进给速度达60m/min（直线电机驱动）。图3用於大型飞机复材构件铺放加工的FP机床图3右为西班牙MTorres公司新推出的高端大型AFP机床TORRESFIBERLAYUP,用於A350XWB机翼前/後梁和15段机身复材整体构件制造，紧奏型热固性铺丝头可配置使用3.2mm、6.35mm或12.7mm束宽32束纤维束料,铺放速度达60m/min,最高铺放生产率可达45-50kg/hr。Forest-line公司和MTorres公司这两款高端大型AFP机床总体结构都可根据实际需求,或者说根据复材零件结构需要而设计为立柱移动式的,并可带或不带卧式转台驱动结构，或者设计为龙门横梁移动式结构。目前，用於航空飞机复材构件制造领域的高端ATL/AFP机床发展除其趋向更加大型化外并出现如下若乾发展新趋势：（1） 大型ATL机床多趋於釆用低轨龙门移动结构设计，以取得更佳开放性，多设计有可选择配置不同规格（宽带或窄带）的铺带头，以实现铺放构件复杂度与生产率两者得以兼顾；（2） 大型AFP机床多设计配置有紧奏型热固性铺丝头，通过可选择的“窄带多束”或“宽带少束”铺丝头配置以满足不同用户需求，实现铺放生产率与制造构件复杂度两者得以兼顾；（3）大型ATL/AFP机床进给高速化（50~60m/min）,以取得高铺放生产率（25~50kg/hr）；（4）大型AFP机床多数设计有专用纤维束经轴架辅助装置；大型ATL/AFP铺放机床的总体结构设计，通常是考虑到被铺放零件的实际结构类型和尺寸大小，一般为高专用性设备，尽管它仍具有一定宽的应用范围；现代数控机床的多主轴加工、加工单元以及复合加工等技术概念被扩展应用到ATL/AFP机床上，以实现进一步提高其铺放生产率。在风力发电设备制造领域，用复合材料制造的大型风力发电设备螺旋桨叶片