纤维自动铺放成型技术是实现纤维复合材料自动化成型的关键制造技术,能有效降低复合材料构件的制造成本,提高成型加工效率,保证构件质量,促进纤维复合材料的广泛应用。要实现纤维自动铺放成型,不仅需要硬件设备的支撑,也需要软件系统的支持。随着信息技术的发展,虚拟制造技术已经应用到生产制造的各个过程当中。同样,纤维自动铺放也离不开虚拟制造技术。本课题主要针对纤维自动铺放的虚拟数控系统进行研究,为自动铺放线型规划理论提供验证支持。本文的主要内容如下:1.建立虚拟环境下的纤维铺放机机械结构模型。本系统选择龙门式铺放机作为原型,根据铺放要求分析其运动坐标,确定铺放机的运动轴及整体结构,在此基础上采用三维软件设计铺放机简化模型,最后导出为通用格式文件,通过编程解释文件,在VC++中利用OpenGL绘制模型,同时定义铺放机的运动轴。2.对数控理论进行研究,设计系统的虚拟数控单元,主要包括数控代码解释、加减速处理和插补运算三个模块。在本系统中,数控代码解释模块实现的功能是检查代码,提取铺放信息,并将数据存储起来。加减速处理模块所能实现的功能是采用S曲线加减速方式对速度进行控制,并进行速度转接处理。插补运算模块所能实现的功能是采用线型插补方式进行插补运算,生成驱动数据。3.实现了纤维自动铺放过程的动态显示,在一定程度上反映了铺放的效果。通过铺放机各个时刻的运动位姿状态计算轨迹点,然后扩展半个丝宽得到扩展点,利用扩展点以三角面片的形式绘制近似表示纤维丝束。同时通过铺丝靴调整量不断改变铺丝靴位置重绘铺丝靴,来达到铺丝靴随构件表面变化而不断调整的效果。在增减丝束方面,通过设置铺放标志位决定丝束是否处于铺放状态来实现增减丝的效果。4.在VC++平台上搭建出整个软件界面,将界面分为图形显示区、数控面板区和代码显示区三个区域,完成铺放过程动态显示、代码显示、铺放运行状态显示和参数设置等功能,实现了人机交互的功能。本文所设计的纤维铺放虚拟数控系统能实现数控代码的导入,进行加减速控制,插补运算,最后能完成铺放效果的动态显示功能,在一定程度上可对自动铺放线型规划理论进行验证。