1、碳纤维螺旋桨铺放设备国外研究现状

复合材料的自动铺放加工技术在西方先进工业国已较为成熟，相关技术早在上世纪六十年代便已开始深入研究，如今广泛地应用到了实际工业生产中，比如航空航天设备的加工领域[10]。世界上第一台用于纤维丝束铺放的加工设备[11]由美国的CincinatiMachine公司于上世纪八十年代末研发出来，这预示着丝束铺放技术的起飞。之后，在丝束铺放设备中加入了更多的功能模块，例如张紧、切割、压实[12]，使丝束可根据不同的加工要求选择不同的宽度，大大提高了生产柔性和灵活性[14]。丝束的进断停可通过重送、夹紧、剪切等方式实现。而铺放设备运动机构的改进突破了加工表面的限制。现在自动铺放技术的研究方向已相当明朗，Forest-line公司和M-torres公司分别研究出了双头两步铺放方式和多根丝束并行加工的最前沿的铺放工艺，如图1-1，代表了纤维铺放技术的最高水平，并实现了自动化加工、高效生产、柔性制造等要求，对于航空航天等高尖领域，纤维铺放技术代表了顶端零件的加工水平。M-torres公司多丝束并行铺放设备

2、碳纤维螺旋桨铺放设备国内研究现状

现阶段，我国刚刚开始对复合材料自动铺放加工技术进行研究，在实际试验及目前的生产过程中，许多环节需要通过手工操作的方式实现铺放，加工效率较低，距离自动化铺放加工仍有很长的路要走，而且在加工件的表面质量上离所需要求相距甚远，甚至有的丝束还无法铺出。我国作为一个造船业的大国，在造船量上早实现了世界领先，但对于造船关

键技术，依旧由西方发达国家掌控，并对我国进行了前沿技术的封锁。尤其是对于螺旋桨复杂表面的加工，我国现有的五轴联动加工中心加工精度无法满足先进的军用船要求，会产生较大的噪声，极易被雷达检测到。因此，碳纤维自动铺放设备的研究对于我国的船舶及国防事业，有重要的意义。我国对于纤维自动铺放技术的研究刚起步不久，各大高校和研究所成为了这方面研究的中心。武汉理工大学对于缠绕式的铺放方式已研究得较为成熟，并开发出了相关的数控系统[15]和多自由度运动的运动结构[16]，实现了人机交互形式[17]的界面控制。在南京航空航天大学，小型的纤维铺放机器[18]已成功研发，对于多自由度的运动结构研究也初见成效，同样开发出了成熟的CNC控制界面[19]，并提出了高阶曲面的加工轨迹算法模型[20]~[21]。目前，国内研究所对于丝束铺放技术的研究也取得了一些建树，相信在不远的将来，我国自主的纤维铺放技术会赶上西方，并形成自己的优势。

综上所述，相比于西方先进工业国，我国在纤维自动铺放领域仍较为落后，主要问题由以下三点：一是制造柔性较低，铺放不灵活；二是机械自动化程度不够，不可避免地需要手工操作，无法完成连续的自动铺放；三是铺放质量较差，复杂表面的加工情况尤为突出，铺放精度较低。未来复合材料铺放成型技术必然朝着高柔性化、高自动化的方向发展，对于铺放精度的要求也将越来越高。因此对于复合材料铺放设备的研究有广阔的市场前景，也具有前瞻性的现实意义。