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碳纤维增强塑料由于其优异的性能,已被广泛用于宇航、导弹、火箭、飞机、汽车、化工、机械、纺织、医疗器材以及文体用品等各个领域。国外CFRP自动碳纤维带铺放工艺已经非常成熟,而该项技术目前在国内还处于起步阶段,研究开发具有我国自主知识产权的自动纤维铺放设备已成为亟待解决的课题。而碳纤维切割器作为铺放设备中重要的一个部分,起着极为重要的作用。
本课题对碳纤维预浸带切割器进行了模块化设计,此机构采用超声切割刀,可以对碳纤维预浸带进行常用角度的切割,并设计了一种基于PLC和VC可视化界面的切割控制系统,该系统结构简单、性能稳定,能进行切割动作的启停和切割过程自动控制,能够实现可靠准确的整洁切割。
本课题研究分析了碳纤维预浸铺放带的切割特性,把切割器分为了三个部分,其中包括角度转动机构、进刀机构以及切割直线运动机构三部分,之后依次完成了各部分机构的设计,最后组合各个部分,完成了整个切割器的结构设计。并且用PLC可编程控制器实现对其底层进行电气控制,对机构和电气部分整体实行封装。并设计编写了PLC与上位PC机之间的串行通信程序,设计了接口软件实现人机对话。最后选择了在Visual C++平台上,使用OpenGL通过编程方式对整个铺放切割过程进行了仿真,最后基于VC人机界面对整个切割器结构进行了基于OpenGL的虚拟仿真。为当前碳纤维带的切割难题提供了一个实用的解决方法。