高端自動(dòng)鋪帶機(jī)自動(dòng)鋪絲機(jī)趨向大型化與高效化

高端自動(dòng)鋪帶機(jī)/自動(dòng)鋪絲機(jī)趨向大型

化與高效化作者：白狐在現(xiàn)代大型飛機(jī)批量生產(chǎn)中，用於復(fù)材整體構(gòu)件制造的自動(dòng)鋪帶機(jī)ATL/自動(dòng)鋪絲機(jī)AFP則成為關(guān)鍵設(shè)備。20世紀(jì)90年代末本世紀(jì)初（2001年）前，基本上僅有美國Cincinnati機(jī)床公司和Ingersoll公司能向航空飛機(jī)制造業(yè)提供大型ATL/AFP機(jī)床，美國ADC（AutomatedDynamicsCorp.）公司能夠提供AFP機(jī)床。最近10多年來，航空飛機(jī)制造業(yè)對(duì)自動(dòng)化復(fù)材構(gòu)件制造技術(shù)的迫切需求推動(dòng)了ATL/AFP機(jī)床得到長足發(fā)展和更廣泛工業(yè)應(yīng)用。但是和金切數(shù)控機(jī)床相比，能向航空飛機(jī)制造業(yè)提供ATL/AFP機(jī)床的制造商仍然極為有限。用於航空飛機(jī)制造業(yè)的大型復(fù)雜復(fù)材整體構(gòu)件鋪放的高端ATL/AFP機(jī)床，進(jìn)一步向大型化、高速化、自動(dòng)化和集成復(fù)合化方向發(fā)展，以提供高生產(chǎn)率、高自動(dòng)化、高性能和寬鋪放應(yīng)用范圍的ATL/AFP機(jī)床。為適應(yīng)航空飛機(jī)制造業(yè)這種實(shí)際發(fā)展需求，諸如Cincinnati、Ingersoll和ForestTine公司等一些大型數(shù)控機(jī)床制造商借助其在大型數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最近幾年都紛紛推出其配有高鋪放進(jìn)給率鋪放頭的新一代大型高端（Highlevel）自動(dòng)鋪帶機(jī)/自動(dòng)鋪絲機(jī)（ATL/AFP）機(jī)床，其結(jié)構(gòu)尺寸越來越趨向大型化。美國MAGCincinnati機(jī)床公司的CHARGER系列ATL機(jī)床和Viperl200/3000/4000/6000系列AFP機(jī)床發(fā)展歷程可作為這種趨向大型化發(fā)展的典型實(shí)例。圖1為MAGCincinnati公司和MTorres公司兩款高端大型ATL機(jī)床；圖1MAGCincinnati公司和MTorres公司兩款高端大型ATL機(jī)床圖2左為HawkerBeechcraft（豪客比奇）公司應(yīng)用Cincinnati公司ViperAFP機(jī)床鋪放制造豪客4000超中型級(jí)別公務(wù)機(jī)復(fù)材機(jī)身整體構(gòu)件情況，機(jī)身最大直徑已超過2m。據(jù)報(bào)道，目前豪客4000公務(wù)機(jī)的訂單已超過了100架。MAGCincinnati公司最新Viper6000AFP機(jī)床鋪放復(fù)材整體筒形構(gòu)件直徑可達(dá)6.3m，驅(qū)動(dòng)心模重量達(dá)86.31。

圖2MAGViper大型AFP機(jī)床法國Forest-line公司和西班牙MTorres公司新近推出的AFP機(jī)床可作為高端AFP機(jī)床大型化的另一典型實(shí)例。圖3左為法國Forest-line公司2007年推出的高端大型AFP機(jī)床FPHATLAS，主要用於大型飛機(jī)機(jī)身段復(fù)材構(gòu)件和類似零件鋪放制造，并可適應(yīng)半徑達(dá)1m以上的內(nèi)曲面（凹模）構(gòu)件的鋪放加工。據(jù)稱其特別設(shè)計(jì)的緊奏型熱固性鋪絲頭，維護(hù)方便，使用6.35mm束寬32束或12.7mm束寬24束纖維束料，允許最短鋪放纖維長度僅80mm，鋪放進(jìn)給速度達(dá)60m/min（直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。圖3用於大型飛機(jī)復(fù)材構(gòu)件鋪放加工的FP機(jī)床圖3右為西班牙MTorres公司新推出的高端大型AFP機(jī)床TORRESFIBERLAYUP,用於A350XWB機(jī)翼前/後梁和15段機(jī)身復(fù)材整體構(gòu)件制造，緊奏型熱固性鋪絲頭可配置使用3.2mm、6.35mm或12.7mm束寬32束纖維束料,鋪放速度達(dá)60m/min,最高鋪放生產(chǎn)率可達(dá)45-50kg/hr。Forest-line公司和MTorres公司這兩款高端大型AFP機(jī)床總體結(jié)構(gòu)都可根據(jù)實(shí)際需求,或者說根據(jù)復(fù)材零件結(jié)構(gòu)需要而設(shè)計(jì)為立柱移動(dòng)式的,并可帶或不帶臥式轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，或者設(shè)計(jì)為龍門橫梁移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。目前，用於航空飛機(jī)復(fù)材構(gòu)件制造領(lǐng)域的高端ATL/AFP機(jī)床發(fā)展除其趨向更加大型化外并出現(xiàn)如下若乾發(fā)展新趨勢(shì)：（1） 大型ATL機(jī)床多趨於釆用低軌龍門移動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以取得更佳開放性，多設(shè)計(jì)有可選擇配置不同規(guī)格（寬帶或窄帶）的鋪帶頭，以實(shí)現(xiàn)鋪放構(gòu)件復(fù)雜度與生產(chǎn)率兩者得以兼顧；（2） 大型AFP機(jī)床多設(shè)計(jì)配置有緊奏型熱固性鋪絲頭，通過可選擇的“窄帶多束”或“寬帶少束”鋪絲頭配置以滿足不同用戶需求，實(shí)現(xiàn)鋪放生產(chǎn)率與制造構(gòu)件復(fù)雜度兩者得以兼顧；（3）大型ATL/AFP機(jī)床進(jìn)給高速化（50~60m/min）,以取得高鋪放生產(chǎn)率（25~50kg/hr）；（4）大型AFP機(jī)床多數(shù)設(shè)計(jì)有專用纖維束經(jīng)軸架輔助裝置；大型ATL/AFP鋪放機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常是考慮到被鋪放零件的實(shí)際結(jié)構(gòu)類型和尺寸大小，一般為高專用性設(shè)備，盡管它仍具有一定寬的應(yīng)用范圍；現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的多主軸加工、加工單元以及復(fù)合加工等技術(shù)概念被擴(kuò)展應(yīng)用到ATL/AFP機(jī)床上，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高其鋪放生產(chǎn)率。在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造領(lǐng)域，用復(fù)合材料制造的大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備螺旋槳葉片