復(fù)材構(gòu)件手工成型時(shí)，預(yù)浸帶經(jīng)剪裁后手工鋪疊、壓實(shí)到模具表面。隨著復(fù)材構(gòu)件在現(xiàn)代大型飛機(jī)上廣泛應(yīng)用，人工鋪放工藝已難以滿足實(shí)際需要，急需自動(dòng)鋪帶技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)效率，改善制造過(guò)程的可控制性，降低成本以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。

自動(dòng)鋪帶技術(shù)利用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)浸帶剪裁、定位、鋪疊的自動(dòng)化。與手工相比，自動(dòng)鋪帶技術(shù)可降低制造成本30%~50%，主要適用于各種大尺寸、小曲率部件的制造。與傳統(tǒng)的數(shù)控加工不同，自動(dòng)鋪帶技術(shù)屬于典型的增料制造技術(shù)，由裝備技術(shù)、軟件技術(shù)和工藝技術(shù)構(gòu)成，國(guó)外均已形成相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品。在自動(dòng)鋪帶CAD/CAM軟件方面， 西方發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多套商用自動(dòng)鋪放CAD/CAM軟件，并形成了完備的復(fù)合材料設(shè)計(jì)制造解決方案。其中，Tapelay軟件應(yīng)用比較成熟，Tapelay軟件是由空中客車公司（AIRBUS）與法國(guó)應(yīng)用數(shù)學(xué)中心（CIMPA）以航空航天領(lǐng)域廣泛采用的CATIA V5軟件為平臺(tái)，基于CATIA CAA V5技術(shù)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的自動(dòng)鋪帶CAD/CAM軟件。該軟件可直接集成到CATIA V5系列軟件中，包括自動(dòng)鋪帶CAD部分的Tape Generation 模塊和CAM部分的Tape Manufacturing模塊。Tape Manufacturing模塊則能針對(duì)部分一步法鋪帶機(jī)與兩步法鋪帶機(jī)生成相應(yīng)的加工 NC 代碼[1]。目前，國(guó)內(nèi)報(bào)道可見(jiàn)的自動(dòng)鋪帶CAD/CAM 技術(shù)研究主要集中在軌跡規(guī)劃和加工仿真的基礎(chǔ)理論方面。

CATIA/CAA二次開(kāi)發(fā)

自動(dòng)鋪帶數(shù)控編程系統(tǒng)采用組件應(yīng)用架構(gòu)（Component Application Architecture，CAA） C++二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。Automation API（自動(dòng)化應(yīng)用接口）與CAA C++是CATIA二次開(kāi)發(fā)常用的兩種方法，Automation API入門容易，但功能限制大，CAA C++入門困難，但提供的接口全面，開(kāi)發(fā)的程序效率高，能夠滿足用戶深層次專業(yè)化的要求。 
CAA C++是基于組件的定制開(kāi)發(fā)，是對(duì)其組件對(duì)象的組合和擴(kuò)展，采用了組件對(duì)象模型（COM）技術(shù)。CAA C++這種組件式的解決方案采用的開(kāi)放式、可擴(kuò)展的模塊化開(kāi)發(fā)架構(gòu)，使得全球諸多軟件開(kāi)發(fā)商可以參與達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systemes） 產(chǎn)品的研發(fā)。CAA C++ 在具有更大的復(fù)雜度和難度的同時(shí)它也能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)大的功能。CAA的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)提供的快速應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境RADE（Rapid Application Development Environment）和不同的API接口程序來(lái)完成的。

自動(dòng)鋪帶規(guī)劃與編程軟件概述

自動(dòng)鋪帶規(guī)劃與編程軟件的主要功能模塊包括鋪帶規(guī)劃、鋪帶編程、后置處理 3 部分[2]。

鋪帶規(guī)劃是自動(dòng)鋪帶支撐軟件的CAD部分，是自動(dòng)鋪帶軟件中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。在鋪層中確定每條鋪帶位置（即鋪帶中心線所處位置）、輪廓邊界，以及鋪帶展平數(shù)據(jù)，并能夠適當(dāng)調(diào)整鋪帶位置、寬度，以提高鋪放效率和質(zhì)量。

鋪帶編程模塊是自動(dòng)鋪帶支撐軟件的CAM部分，是本文的研究范疇，主要實(shí)現(xiàn)鋪帶鋪放過(guò)程數(shù)據(jù)文件的輸出，文件輸出格式為APT。這種文件可讀性強(qiáng)，容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

 后置處理工具通過(guò)對(duì)鋪帶編程中輸出APT 文件進(jìn)行處理，輸出鋪帶設(shè)備鋪放、切割、檢測(cè)所需NC文件與其他數(shù)據(jù)文件。

自動(dòng)鋪帶數(shù)控編程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

鋪帶規(guī)劃完成之后進(jìn)行自動(dòng)鋪帶的數(shù)控編程。自動(dòng)鋪帶的數(shù)控編程設(shè)置工藝參數(shù)，生成鋪帶編程模型，然后進(jìn)行軌跡計(jì)算并輸出APT 文件。自動(dòng)鋪帶數(shù)控編程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括機(jī)床加工模式定義、加工操作創(chuàng)建、鋪放操作加工軌跡計(jì)算、超聲切割操作加工軌跡計(jì)算、激光檢測(cè)操作加工軌跡計(jì)算與加工軌跡保存與仿真。

 

1  機(jī)床加工模式定義

    機(jī)床加工模式定義一些基本信息，包括選擇機(jī)床與加工坐標(biāo)系等。機(jī)床有4種加工方式，分別為A工序、B工序、超聲切割與激光檢測(cè)。由這4種加工方式組合成6種不同的機(jī)床加工模式。機(jī)床的這6種加工模式中可包括A工序、B工序（可選項(xiàng)，有可能不包括）、超聲切割與激光檢測(cè)。A工序的加工模式根據(jù)帶寬（300mm，150mm）的不同有兩種，A工序、B工序都包含的加工模式，根據(jù)A工序的帶寬（300mm，150mm）與B工序帶寬（150mm，75mm）組合成4種。A工序、B工序中設(shè)置的參數(shù)包括壓棍的直徑與長(zhǎng)度、壓輥力、進(jìn)給速度、進(jìn)/退刀高度等信息。超聲切割中設(shè)置調(diào)整點(diǎn)速度、進(jìn)刀速度與切割速度。激光檢測(cè)中設(shè)置進(jìn)給速度。在零件操作（Part Operation）中設(shè)置加工坐標(biāo)系。