自动铺丝机和铺带机的演变：双工艺工作单元

　　最初自动铺丝机和铺带机都非常巨大，主要是因为它们是针对大型飞机结构而开发的。随着空客和波音选择换发A320 和737民用飞机作为新的发展机型，而不再开发类似A350和787一样应用大量复合材料的新机型，大型自动铺丝机和铺带机市场不再像前几年那么强劲，机床供应商转而开发更为多样化的复合材料铺叠设备。

　　过去几年来，我们已经看到出现了各种复合材料铺叠设备，特别是自动化铺叠设备。几家机床供应商正在提供基于商业机器人的设备。其中最典型的是小型“双工艺工作单元”设备。正如其名称一样，一台机床具有执行自动铺丝和铺带的两种能力。目前至少有两家供应商已经开发了这种机床，一个是MTorres公司，另一个是Electroimpact公司。该工作单元相当大，但相比制造飞机主结构件的AFP/ATL系统更紧凑。设备可安装在大多数现有工厂中，无需像以前那样对主要设施进行更改。

　　双工艺工作单元由机器人铺叠机、铺叠台面和一个主轴箱/尾座工具站组成。机器人铺叠机可沿在X轴方向的轨道运行，铺叠台主要用于铺放平面层压板，这些层压板完成后会切割成各种片状，然后成形为最终零件形状。当需要自动铺丝成形更复杂形状零件时，机器人旋转到工作单元的一侧，在这一侧将铺叠工具加载至主轴箱/尾座上。机器人可在一个工作单元区工作，而操作人员可在另一个工作区安全地完成相应任务，如零件加载/卸载、零件检测等。

　　MTorres和Electroimpact两家公司的工作单元的窄带材料线轴安装在输出头上，当输出头材料用完后，它可以快速更换一个新的输出头，大大节省加工准备时间。例如，在Electroimpact公司的双工艺工作单元中，这个过程只需要90秒就能完成。由于具备快速更换输出头这个能力，工作单元可采用普通的、单独的丝束控制AFP头来铺放复杂形状的零件，如果需要，可变换为尺寸小且复杂度低的ATL头来铺放平面层压板。通过改变输出头，可实现从AFP工艺到通常的ATL工艺的转换，特别适用于几种材料形式。

　　这种基于机器人的工作单元，具有工艺柔性、更小尺寸、更易安装和较低的成本，将对供应小型复合材料飞机零件的二级供应商具有更大吸引力。复合材料专家预测，双工艺工作单元技术在未来几年将成为通用复合材料成形设备。（中国航空工业发展研究中心 任晓华）