复合材料在航空航天和社会生产生活中的应用也来越多。自动铺放技术与工艺成为了复合材料成型的重点,为了复合材料产品性能,对激光原位成型关键技术进行研究,能大幅度提高生产效率,减少能耗,对航空航天领域的发展有重要的意义。以往的研究中,更多采用恒定温度热风枪加热,匹配适当速度的方法,这些方法铺层成型质量不稳定,层间温差小,能源损耗严重,难以突破超高温度成型,成型点温度难以在线监测。针对碳纤维增强热塑性复合材料平板成型工艺实验要求,提出激光辅助加热与液压辊辊压相结合的成型技术,设计并实现了激光平面铺放成型系统。论文在综述热塑性碳纤维复合材料铺放成型技术及设备国内外研究状况的基础上,介绍了热塑性CF/PEEK复合材料特性及成型理论,自动铺放控制及铺放路径规划原理,阐述了碳纤维复合材料激光平面铺放成型设备组成与工作原理。采用激光为热源,设计了冷压辊加压的激光平面铺放铺放设备,设计PLC控制系统,实现铺放压力300N,铺放范围300mm*300mm的自动铺放;规划激光平面铺放路径,解决了平面铺放复合材料间隙与重叠问题;分析了激光原位成型机理,建立热塑性复合材料自动铺放过程中激光加热温度场二维数学模型,确定热传递边界条件,并用COMSOL有限元软件做了不同层数铺放下的温度场仿真;提出了温度反馈控制技术,设计了反馈控制电路和程序,实现0-500W功率激光加热,0-600℃温度测量,修正PID参数,进行了370℃成型温度首层铺放实验。结果表明:铺放速度影响成型温度的稳定性,铺放速度增加,温度波动变大;温度控制效果与设定的PID参数密切相关,通过修正PID参数可实现激光控制精度±10℃,解决了激光平面超高温度铺放成型温度精确问题,为激光平面铺放高性能碳纤维复合板材提供了依据。