先进复合材料因其性能优异，在航空航天、舰船、交通运输、建筑、体育运动以及能源等行业领域得到广泛应用。因复合材料构件的结构形式、服役载荷和使用环境复杂，微小的缺陷经跨层次的蔓延生长可导致构件的失效，故其安全性和可靠性是其应用中首要考虑的内容[1]。为提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性，减少人为因素的影响，复合材料成型自动化是复合材料成型技术发展的必然趋势。

复合材料自动化成型技术及应用

自1985年以来，自动化成型技术在复合材料制造业中的应用范围不断扩大，已经逐渐渗透到复合材料设计和制造的各个领域（缠绕成型、自动铺放成型、拉挤、编织、缝合和RTM等），在推动复合材料设计和制造技术发展、降低构件制造成本中的巨大作用已达成广泛共识[2]。复合材料成型自动化不仅提高了复合材料构件的生产效率，降低了生产成本，而且通过对成型工艺参数和技术指标的精确控制，可以极大地提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性。复合材料自动化成型技术作为将结构设计、材料和制造连接一体的纽带和桥梁，将机械制造技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器技术、软件技术等多个学科技术引进到复合材料成型过程，尤其适合手工成型难以完成的大尺寸、超大尺寸以及复杂形面结构件的成型。

目前为止，国外复合材料自动化成型技术已经相当成熟。以自动铺放技术为例，已在多种航空航天器的各种结构件上得到应用，如航天载荷适配器、整流罩、燃料储箱、机翼、尾翼、垂尾、进气道、中央翼盒等[3-6]。

国内复合材料自动化成型技术发展较晚，航天材料及工艺研究所积极推动复合材料自动化成型技术在国内的应用与发展，在激光铺层定位、自动铺带、纤维缠绕、自动铺丝等技术的工程应用研究取得了阶段性进展，实现了多项自动化成型的工程应用。

航天复合材料自动化成型关键技术

1 自动下料与激光铺层定位技术

目前，手工铺层仍被广泛使用，尤其适合一些复杂型面的小型构件成型，甚至像B-2轰炸机及一些通用飞机的制造也采用了大量手工铺层工序[7]。如何通过数字化手段提高手工铺层的构件质量和劳动效率，充分发挥手工铺贴在蒙皮厚度调整、局部加强、金属加强片嵌入、加强筋增强以及蜂窝夹芯区等方面的技术优势，是手工铺层技术的研究热点。

航天材料及工艺研究将复合材料自动下料与激光铺层定位技术引进到复合材料手工成型过程中，通过对数控下料机、激光投影设备以及辅助设计制造软件的综合运用，实现了复合材料构件数字化辅助人工铺放。采用复合材料构件设计制造软件将构件的三维实体数模展开生成铺层排料的二维数据，生成复合材料构件各铺层的2D轮廓数据，并将轮廓信息输入至数控剪裁机进行自动下料，并借助激光定位系统在预先固定好的模具上显示铺层轮廓和轴线，保证在铺叠过程中的准确定位。

采用自动下料和激光铺层定位技术辅助进行手工铺层技术，下料准确度显著提高，降低了铺层取向误差，产品质量可以有效保证，可提高成型构件质量的稳定性，而且降低了劳动强度，提高手工成型的生产效率，对操作人员的技艺水平和施工经验要求显著下降。