随着材料科学技术的不断发展和突破,越来越多的高性能复合材料得到了广泛应用,逐渐弥补了生产制造业中因材料性能不足而出现的缺陷。碳纤维复合材料(CFRP)作为其中一种,不仅重量轻、密度小、强度高,而且耐高温、耐腐蚀,因此成为机械领域不可或缺的原材料。然而,由于生产设备和工艺研究方面的不足,碳纤维复合材料制品的成型效率不高。为解决这一问题,本文设计了一种适应性较强、生产效率较高、产品质量较稳定的纤维铺放成型设备,以更好地满足生产需要。首先,通过多种途径,查阅相关资料和文献,了解了现阶段纤维铺放自动化设备的研究情况。结合芯模的形状特点与纤维铺放工艺,提出了多种可以满足设计需求的方案,并进行了对比分析,明确各部分执行机构的实现方法和设计路线。其次,根据芯模形状特点、材料的性能、加工工艺性等因素,建立了相应的约束条件与数值模型。基于网格化曲面自适应铺丝理论,以测地线方程为基础,结合力学约束,对铺放路径进行规划,对铺放最小曲率半径进行分析,避免因铺放曲率半径过小而产生褶皱缺陷,确保了预浸料能够满足铺放要求,覆盖整个芯模表面。再次,根据整个机构的功能和结构特点,对其执行机构的运动形式进行了分析。结合铺放要求与机构的运动形式,建立了对应的运动学模型,对铺放运动可行性进行了分析,得出机构运动可靠度,验证了本设计中铺放运动的可实现性。最后,在铺丝轨迹规划与运动分析的基础上,依次对铺丝头、龙门架以及芯模装夹机构进行了研究与设计,并制作了样机。根据生产需要,制定了合理的实施方案,通过SolidWorks软件对整体机构进行了三维建模,并基于ANSYS Workbench平台对关键零部件进行了分析与优化设计。