第一篇：復合材料自動鋪帶技術應用及方案示例

復合材料自動鋪帶技術應用及方案示例

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大飛機復合材料的應用

國外大型軍用、民用飛機中復合材料構件的比重迅速增加，波音787的復合材料構件已占結構重量的50%以上，A350復合材料構件將占結構重量的52%，俄羅斯開發中的MC21，復合材料用量也將占結構重量的40%～45%，A400M軍用運輸機上復合材料用量已達結構重量的35%。

國內ARJ21復合材料用量不多，大型結構件僅在方向舵上采用了復合材料。大飛機正在研發過程中，考慮到當前和飛機生產出來后（至少7～8年后）的國際水平，參照國外的A380、波音787、A350、A400M、MC21等大型飛機，以及國內設計能力、試驗能力、生產設備條件和工藝水平等，大飛機上復合材料構件占結構重量至少應不低于25%，達到舵面或機翼采用復合材料結構的水平。而對舵面或機翼復合材料結構件的制造，當前最有優勢的制造方法就是自動鋪帶技術。

自動鋪帶技術的發展

所謂自動鋪帶技術，就是采用數控鋪層設備，通過數字化、自動化的手段實現復合材料預浸布、帶的連續自動切割和自動鋪放。主要工作過程為：將復合材料預浸料卷安裝在鋪放頭中，預浸材料由一組滾輪導出，并由壓緊滾輪或可隨形機構壓緊在工裝或上一層已鋪好的材料上，切割刀將材料按設定好的方向切斷，能保證鋪放的材料與工裝的外形相一致。鋪放的同時，回料滾輪將背襯材料回收。

自動鋪帶作為典型的增料加工成型技術，其成型設備的制造技術涉及機電裝備技術、CAD/ CAM軟件技術和材料工藝技術等多個研究領域，可實現：

（1）最大限度地利用單向預浸帶（優于手工鋪層采用的預浸布），并可減輕結構重量；

（2）可更自由地設計鋪層，發揮復合材料可設計性優勢，在應力梯度和應力異常的區域選擇性鋪放補強，實現了整個結構的零剩余強度；

（3）提高工作質量和鋪放效率。

采用該技術，可提高復合材料裁片外形、纖維方向等幾何參數的精確度和鋪疊位置、方向、角度的準確性，從而避免了人為鋪放產生的偏差，如產品出現缺陷的幾率大、零件制造質量重復性差、質量分散性大，以及尺寸精度和鋪放位置準確度不能滿足大尺寸、高精度零件制造的要求等問題。采用復合材料自動鋪帶技術可在提高質量的同時，大幅度地節省原材料，降低制造成本。同時，由于可以實現整個結構的零剩余強度設計，結構重量大大減輕。

自動鋪帶技術于20世紀70年代由Boeing、Cincinnati Milacron、Hercules等公司聯合開發，已經經歷近40年的發展。目前，世界上復合材料制造技術較先進的公司（如Boeing公司、AIRBUS公司、ECF公司等）在飛機復合材料構件的制造中均已廣泛采用復合材料自動鋪帶成型技術。采用該技術制造的復合材料零、部件已安裝于現今生產的許多型號飛機上。

目前，美洲、歐洲、亞洲的幾十家制造商在應用自動鋪帶技術制造復合材料結構。空客法國Nate工廠中，現有十幾臺鋪帶機在生產線上運行；空客德國Stade工廠有一條4臺鋪帶機組生產線；空客西班牙的Illescas工廠有6臺鋪帶機在運行；日本三菱重工、富士重工等也已應用了此項技術。

雖然國內自動鋪帶技術研究起步較晚，但在技術研究和設備研究方面也已有一定的成果，國內自動鋪帶技術也不再是空白。從2004年開始，南京航空航天大學與航空材料研究院聯合開發自動鋪帶設備，完成了小型鋪帶機的研制，并應用于復合材料結構件的研制；北京航空制造工程研究所與Forest-Line公司合作研制的大型復合材料自動鋪帶機的調試工作已接近尾聲，有望在“十二五”實現應用，可以滿足小曲率大型壁板類復合材料構件的制造；國內開展自動鋪帶技術研究的還有武漢理工大學、天津工業大學等多所大學，包括鋪放機構、數控系統和人機交互等研究工作。

2007年，哈飛集團從西班牙M.Torres公司購買了一臺復合材料自動鋪帶機，并已開展了復合材料自動鋪帶制造技術應用研究，將在2010年初與空客公司合作，進行A320方向舵前、后梁的生產。該設備采用龍門式結構，主要包括帶裝夾和釋放(開卷)系統、襯紙帶回卷系統、帶缺陷檢測傳感系統、帶對中和導向系統、切帶系統、鋪帶和壓實系統、工作區域安全系統、鋪帶監控系統、帶卷裝卸系統、工裝定位及自動補償系統等。

（1）該設備具有自動切割與自動鋪放未經固化的樹脂基單向纖維帶功能，能夠在模具上自動鋪放多層平面和曲面的復合材料零件。

（2）該設備在鋪層時能夠對鋪層路徑進行手動和自動設置，自動功能具有最佳的鋪層路徑，每層帶可在±90°之間采取任意角度和任意方向的鋪放。

（3）能夠鋪放復雜切割路徑的鋪層和零件局部加強鋪層。（4）鋪帶機構能按零件程序順應形面，以可控制的壓力將帶平順鋪放和碾實、無褶皺、無氣泡和具有程編規定的帶與帶間隙。

（5）所鋪帶寬規格分為75mm、150mm和300mm三種。

舵面或機翼鋪帶制造方案設計制造原則

設計理念：在復合材料結構整個設計過程中始終貫穿設計與工藝制造一體化、并行工程的設計理念，使復合材料結構件在設計、分析、成型、裝配、檢測、使用、維護和修理等各環節找到最佳的平衡點。

設計手段：采用數字化的設計手段，保證設計數據是唯一的產品數據源，實現復合材料構件100%的計算機輔助設計。適宜采用專用設計軟件FiberSIM、CPD、COVERS等。

制造方法：應用先進的自動化設備（自動鋪帶機、自動下料機、熱成型設備、柔性復合材料專用切鉆設備和大型C掃查設備等）符合復合材料自動化低成本化制造趨勢，由此可以保證復合材料結構產品質量穩定可靠，并能提高產品性能、設計許用值和勞動效率，減輕結構重量。選材方案

材料體系選擇是復合材料結構設計的基礎，涉及到承載和使用功能要求、工藝性、成本、使用經驗和供應渠道等多方面因素，是綜合考慮的結果，國外主要的幾種鋪帶預浸料見下表。

國產的CCF-1碳纖維，樹脂可選擇北京航空材料院或北京航空制造工程研究所生產的環氧或雙馬樹脂，可供選用的樹脂按固化溫度分類，有中溫固化（125℃）和高溫固化（180℃）兩大類。機翼翼盒典型設計結構

為了便于采用復合材料自動鋪帶技術，在設計上最好避免使用蜂窩結構。因此在結構設計時，主要采用層板結構，但層板結構抗彎性能不好，為提高層板結構抗彎和抗扭能力，需要采用加強筋類結構來提高結構的抗彎、抗扭能力強度。通常在翼盒段結構設計方案主要包括上整體壁板，帶有開口的下整體壁板、前后梁腹板、端部密封肋、加強肋和普通肋。各梁腹板和肋上都可采用加筋方式以增加強度。各零件獨立制造后，再裝配成為整體盒段。各主要零部件均可采用復合材料設計。

整體壁板采用鋪帶的蒙皮與預固化的長桁共膠接成型技術。目前有2種方案可供選擇：格柵式整體壁板和長桁加筋式整體壁板。在滿足設計要求的情況下，前者成型難度較大，但用在油箱區密封性較好；后者成型相對簡單，但與肋連接時蒙皮表面會有很多連接件，進而降低了油箱密封的可靠性。制造方案

制造技術主要采用自動鋪帶技術、自動剪裁技術、熱壓實技術、共膠接或共固化技術等；而固化主要采用傳統的真空袋熱壓罐法；切鉆采用復合材料專用銑床及柔性裝夾技術。

工裝類型主要有壁板蒙皮的鋪放成型工裝，蒙皮壁板的共固化或共膠接成型工裝，梁、肋的熱成型工裝、成型工裝。蒙皮壁板切割可采用專用切鉆夾持工裝或采用柔性夾具，而梁、肋不適宜采用柔性夾具夾持，最好設計制造專用夾持工裝。

上述的設計方案可最大限度地采用復合材料自動鋪帶技術。無論是蒙皮、加強筋，還是前后梁、肋等復合材料設計的零件，材料鋪放都可以用鋪帶機來完成。但是由于鋪帶機結構上的限制，只能適宜鋪放小曲率零件，而對于加強筋、梁、肋等零件，一般截面為T形、I型或U形，零件截面尺寸小，且存在大曲率R角，鋪帶機無法在T形或U形上模具上直接鋪放。因此，對于蒙皮類零件和梁、肋等零件，在造型過程上有些不同，蒙皮類零件造型可以直接鋪放完成，梁、肋等零件造型需采用其他方法間接來完成。

上下壁板制造過程一般包括長桁造型、蒙皮鋪放、蒙皮長桁組裝、固化、切鉆、外形尺寸檢測、無損檢測等。上下壁板的成型過程分3步進行：

第一步，制作長桁。可用大型通用平臺，在平臺上鋪帶，形成具有一定厚度的平板鋪層，用自動裁床按長桁尺寸剪裁，一次可剪裁多條長桁，再用熱成型工藝分別造型；

第二步，蒙皮鋪放。由于蒙皮曲率較小，可直接采用自動鋪帶機鋪放在成型工裝上；

第三步，蒙皮長桁組合成壁板。長桁定位放置在蒙皮壁板的共固化或共膠接成型工裝上，無論格柵式整體壁板還是長桁加筋式整體壁板都可通過共膠接或共固化技術成型。

然后，將組合后的壁板和工裝一起送入大型熱壓罐加溫加壓固化成型。脫模之后，需去除無用的產品余量，一般采用五軸銑床和柔性夾具系統（或硬夾持工裝）切邊和鉆孔。然后進行外形、尺寸的無損檢測；合格后，即可進行下一步的裝配。經過這一個復雜的過程，即完成了自動鋪帶復合材料壁板的制造。

結束語

自動鋪帶技術的成功應用，不僅體現復合材料成型自動化相對于傳統成型方法的絕對優勢，而且預示著復合材料成型自動化是未來幾十年復合材料制造技術發展的必然趨勢。目前，自動鋪帶技術大多用于鋪疊強度要求高的大型構件，如機翼蒙皮、舵面等，經過了幾十年的發展，具有高效率、高質量和低成本優點的自動鋪帶鋪放技術已經成為發達國家航空復合材料構件的成熟制造技術，這一制造技術在國內的引進和發展，也必將在國產大飛機的研制和生產中占有重要的地位，為國產大飛機的順利升空提供強有力的技術支撐。(end)

第二篇：復合材料自動鋪絲技術研究進展

復合材料自動鋪絲技術研究進展 The Research Progress of Automated Fiber Placement Technology for Composites

摘要：復合材料自動鋪絲技術是在航空航天工業發展起來的一種“低成本，高性能”的先進復合材料自動化制造技術。自動鋪絲技術在降低復合材料構件制造成本，提高生產效率和構件性能等方面具有極大的潛力，得到工業發達國家的高度重視。本文對自動鋪絲的原理、特點、CAD/CAM核心技術以及自動鋪絲技術的國內外發展歷程與應用進行了全面的介紹，最后展望了自動鋪絲的發展前景。

關鍵詞：復合材料，自動鋪絲，CAD/CAM Abstract：Automated Fiber Placement is a sort of automated manufacture technology which was raised first at the field of aeronautics and astronautics, and through it, thelow-cost and high-quality advanced composite material can be produced.Automated Fiber Placement has great potential in reducing manufacturing costs, improving efficiency and function, gaining much attention of industrial development countries.In this paper, the principle and characteristic of Automated Fiber Placement, the core technology of CAD/CAM, the domestic and foreign development process and application of Automated Fiber Placement is fully discussed.Finally, the development outlook of Automated Fiber Placement is prospected.Key words: composite materials, Automated Fiber Placement, CAD/CAM

1.引言

復合材料是指由兩種或兩種以上具有不同物理、化學性質的材料，以微觀、介觀或宏觀等不同的結構尺度與層次，經過復雜的空間組合而形成的一種多相固體材料[1]。以碳纖維增強樹脂基復合材料為代表的先進復合材料具有輕質、高強、高模量、抗腐蝕、結構功能一體化和設計制造一體化、易于成型大型構件等突出優點，已在航空航天領域獲得了廣泛的應用[2]。大量應用先進復合材料是提高航空航天飛行器、運載工具和武器裝備效能的重要途徑，其用量業已成為航空航天飛行器先進性的重要標志[3]。

自動鋪絲技術是在纖維纏繞和自動鋪帶技術的基礎上發展起來的一種先進的復合材料成型技術，在降低復合材料構件制造成本，提高生產效率和構件性能等方面具有極大的潛力[4]，得到工業發達國家的高度重視。國內自動鋪放技術起步較晚，南京航空航天大學“九五”期間率先開始調研自動鋪放成型技術[5]。哈爾濱工業大學，武漢理工大學，北京航空制造工程研究所等也先后在自動鋪放技術領域進行了相關研究。

2.自動鋪絲技術簡介 2.1 自動鋪絲原理

自動鋪絲技術全稱是自動絲束鋪放成型技術（Automated towplacement），也稱為纖維鋪放技術（Fiber Placement）。它是將纏繞技術中不同絲束獨立輸送和自動鋪帶技術的壓實、切割、重送等功能結合起來，由鋪絲頭在壓輥作用下將數根絲束（預浸紗）集束成一條寬度可變的預浸帶（通過程序控制預浸紗切斷與增加來改變預浸帶的寬度）后鋪放到模具表面[6]。加熱軟化預浸紗并壓實定型，最后加熱固化成型（對熱塑性體系，可以在鋪放過程中直接加熱定型，甚至可以取消熱固化）。整個過程由計算機測控、協調系統完成[7]。

纖維鋪絲機器人通過帶有鋪放頭機械手去加工預浸纖維絲制作復合材料部件。纖維鋪放機器人提供了許多傳統纖維鋪放技術所沒有的重要的功能和優勢。這些功能包括切割和重送纖維絲，節約材料，精確控制纖維鋪放所需角度，可重復性高。此外，機械手的使用增加了纖維鋪放過程的柔性，允許制造更復雜的結 構。典型的自動鋪絲機有7個運動軸[8]，包括三個定位軸、三個方位軸和一個芯模轉軸。自動鋪絲技術的原材料采用預浸紗。預浸紗絲束的寬度一般為3.2mm、6.4mm和12.7mm，在鋪放過程中，通常同時鋪放數根絲束，最新研制的自動鋪絲設備最多可以同時鋪放32根絲束[9]。自動鋪絲機的核心是鋪絲頭，如圖2所示，鋪絲頭把纏繞技術中不同纖維紗傳送獨立輸送和自動鋪帶技術的壓實、切割重啟功能結合在一起。在鋪放過程中，每根絲從紗筒上抽下來并通過一個傳輸系統到達鋪放頭，在鋪放頭處復合材料絲被集束成一根絲帶被鋪放到芯模表面[10]。

圖1 自動鋪絲機設備示意圖

1-模具；2-柔性壓輥；3-鋪放頭；4-預浸紗；5-導紗輪；6-手腕；7-導紗輪；

8-止動裝置；9-送紗輥；10-切刀；11-加熱裝置

圖2 鋪放頭原理示意圖

它既可以鋪放凸面也可以鋪放凹面，還可以鋪放復雜的雙曲率構件。在鋪絲時可以按照要求執行切割絲束和增加絲束的功能，滿足對鋪層進行剪裁以適應局部加厚、鋪層遞降和開口鋪層的需要。在鋪放過程中，每根預浸紗都按它自己的速率鋪放到模具表面[11]，柔性壓輥使每根預浸紗單獨與部件表面相適應。

2.2自動鋪絲CAD/CAM技術

由于鋪絲時多軸鋪絲機器人各關節運動在時間上的協同性，手工編寫數控程序來控制鋪絲機器人的運動已不可能。且隨著計算機技術和自動鋪絲技術的發展，一個新的研究領域呈現在人們面前——自動鋪絲CAD/CAM技術[12]。通過 CAD/CAM技術計算出每條鋪絲路徑，確定當前鋪絲位置的絲數，從而得到鋪絲機所需要的鋪絲控制信息。與傳統的CAD/CAM技術處理的對象不同，自動鋪絲CAD技術的核心任務是按強度要求設計優化的自動鋪絲路徑[13]。

自動鋪絲CAM技術是開發鋪絲編程軟件技術的一部分，它通過鋪絲CAD系統獲得鋪絲幾何信息和纖維絲束信息并進行相應的轉換，由轉換后的鋪絲幾何信息生成可以供鋪絲機運動控制系統使用的機器人運動控制信息，由纖維絲束信息生成可以供鋪絲機裁剪控制系統使用的材料裁剪控制信息，并通過仿真功能實現對鋪絲過程的碰撞干涉檢測和裁剪信息的合理性檢測，同時可以將檢測結果反饋給鋪絲CAD系統，以修正有可能引起控制信息發生錯誤的問題。

自動鋪放CAD/CAM軟件技術包括兩種實現途徑[14-16]：

1)基于現有通用CAD/CAM系統進行二次開發：通過調用通用CAD/CAM系統的API，通過組合、修改、新增實現自動鋪放所需功能。如空中客車公司（AIRBUS）與法國純數學與應用數學國際中心（CIMPA）聯合開發的基于CATIA—CAA的TapeLay系統。采用二次開發方法開發的自動鋪放CAD/CAM軟件與原有CAD/CAM系統緊密結合，保證了交互、操作、數據的協同性、一致性，易于實現在同一應用平臺下復合材料構件設計與制造一體化。

2)非二次開發方式：采用計算機三維圖像技術，基于OpenGL或DirectX開發獨立的自動鋪放軟件。采用用戶交互輸入構件外形幾何數據或通過提供相應的轉換接口實現通用CAD/CAM文件數據的導入。如美國MAG·Cincinnati公司開發的ACES離線編程與仿真系統。2.3自動鋪絲技術的特點

自動鋪絲成型技術兼備了纖維纏繞和自動鋪帶的優點，但比纖維纏繞和自動鋪帶更先進，對制品的適應性更強，既可以鋪凸面也可以鋪凹面。由于鋪放頭采用自由度機器人系統及預浸紗（寬度僅為幾個毫米），不僅可極大地提高產品質量和可靠性、降低產品報廢率和輔助材料消耗，而且工人的勞動強度大大降低，鋪層的取向均勻性等都遠比手工鋪層高[17-20]。與一般復合材料成型技術相比，自動鋪絲技術有如下幾個突出的優點：

（1）在自動鋪放過程中，每一根絲束都可以獨立的實現夾緊、切斷和重送，各絲束可獨立的以各自的鋪放速度鋪放，并根據構件形狀自動切紗以適應邊界，減小廢料率，并可以局部加厚、加筋、開口鋪層補強來滿足多種設計要求，適應于大曲率復雜構件的自動化成形，特別適合于帶窗口的機身段、飛機機翼大梁和帶凸臺和凹面的翼面鋪放。

（2）采用多組預浸紗集束成帶，具有根據制品形狀的需要來增減預浸紗根數的功能；根據構件形狀自動切割預浸紗以適應邊界，與自動鋪帶成型技術相比廢料率大為降低；可以完成局部加厚/混雜、加筋、鋪層遞減和開口鋪層補強來滿足多種設計要求；

（3）采用CAD/CAM及仿真技術，為設計師提供了最大的設計空間，可以實現復合材料設計成型一體化和數字化。

（4）由于各預浸紗獨立輸送，不受自動鋪帶中“Natural·path”的限制，鋪放軌跡自由度更大、可以實現連續變角度鋪放（Fiber·steer技術），尤其適于大曲率、復雜型面復合材料構件制造，能夠提高產品質量和可靠性、降低成本，滿足各種設計要求，實現先進復合材料的低成本生產和自動化成型，符合“低成本、高性能”和設計制造一體化的發展趨勢。

3.自動鋪絲技術的研究與應用

自動鋪絲技術出現在20世紀70年代，興起于航空航天工業。它是作為對纖維纏繞和自動鋪帶技術的改革而發展起來的全自動復合材料成型技術。最早開始自動鋪絲技術研制的有Boeing（波音）公司、Hercules公司，而最早把鋪絲機應用在產品生產上的公司是波音直升機公司[21]。

3.1 國外自動鋪絲技術的發展

針對纖維纏繞技術在飛機機身制造上的不足，美國航空界在20世紀70年代首先對自動鋪絲技術進行了研究，經過20多年的發展，自動鋪絲技術在美國和歐洲已經成熟，并在航空航天、國防工業上得到廣泛應用[22]。數十年來歐美發達國家實施了，由政府和軍方組織、高校與科研機構參加的多個復合材料發展計劃。這些計劃的實施突破了航空復合材料結構設計、材料、工藝等關鍵技術，推動了復合材料技術的迅速發展，起到了顯著的效果。

國外在纖維鋪放線型規劃方面做了大量的研究工作，形成了多種線型規劃模式。Brandmaier研究了復合材料最優纖維方向，提出了復合材料最大強度的理論；Hyer[23]等學者研究了曲線纖維承載能力并在此基礎上設計出了抗彎曲的能力更高的復合材料制品；Gürdal等學者優化了四邊形板的纖維排布極大的提高了纖維制品承載能力；Bijan Shirinzadeh[24]等學者對復雜曲面構件表面的鋪絲路徑進行了深入探討，提出了SCAR算法，減少了鋪放纖維間的間隙和重疊等。

自動鋪絲理論的深入研究為鋪絲CAD/CAM軟件的研制奠定了理論基礎，歐美發達國家的大型商業軟件開發商結合自身軟件特色和設備制造商一起已經聯合開發了多套商用的自動鋪絲CAD/CAM軟件[25]。例如：美國堪薩斯大學研制開發的復合材料分析與設計控制系統（SCADS）可將手工鋪放和自動鋪放兩種成型方式有機結合，對復合材料構件進行結構設計和性能分析，優化預浸絲束鋪放路徑；美國的Cincinnati公司于1989年以CITIA為基礎開發的ACES系統可以完成離線模型導入、鋪絲線型規劃、后處理、加工仿真和NC代碼生成等功能；西班牙M-Torres公司也以CATIA為平臺開發了相應的自動鋪放軟件，能夠完成多種鋪絲線型規劃和仿真，極大的方便了操作人員的編程作業。

戰斗機F22、F18、X32和F35以及軍用戰機F/A-18E/F等分別采用自動鋪絲技術制造進氣道或機身蒙皮等[26]。自動鋪絲技術在商用機上也有使用，例如 Raytheon公司的PremierⅠ和霍克商務機的機身部件均采用纖維鋪放技術制造。通過這種技術，Raytheon公司首創了沒有框架和加強筋的機身外殼結構，而且這種外殼也沒有鉚釘和蒙皮接點，這些特點使得飛機有了更多的可用空間來容納乘客或貨物。Boeing747及767客機是自動鋪絲技術應用于客機制造的典型代表，這兩種客機的Φ3m的發動機進氣道整流罩試驗件都是采用鋪絲技術制造的。除 此之外，自動鋪絲技術也廣泛應用于航天器的制造，如X33儲箱、Atlas5型運載火箭防護罩等[27]。可以說自動鋪絲技術極大程度的促進了國外航空航天事業的發展。

3.2 國內自動鋪絲技術的發展

由于技術封鎖和裝備禁運，國內自動鋪絲技術仍處于起步階段。南京航空航天大學在國家863項目的支持下研制出國內第一臺鋪絲原理樣機并在此基礎上開展了積極有益的探索，完成了8絲束鋪放實驗系統、鋪絲用精密低張力測控系統、鋪絲開放式數控系統的研制和溶劑法專用預浸沙研究。目前，南京航空航天大學正在開展自動鋪絲工程樣機的研制工作，并基于CATIA研發配套的自動鋪CAD/CAM軟件，為自動鋪絲技術在國內應用奠定了基礎[28]。哈爾濱工業大學也開展了相關的研究工作，完成了鋪放頭設計、控制方案和試驗性研究工作。在原有的六軸纏繞機的基礎上進行技術改造，研制并設計了一種7軸纖維鋪放頭，提出了相應的控制方案，并對數控鋪放系統的后置處理算法進行了系統研究。天津工業大學以直升機Z8F的主旋翼大梁自動鋪帶為應用背景，開展自動鋪絲成型技術的研究工作。

武漢理工大學復合材料纏繞裝備研究所在“十五”期間就開始對自動鋪放理論進行了深入的研究，包括：鋪放機機構設計仿真、鋪放間隙檢測、數控鋪絲虛擬機開發、研制出9軸控制7軸聯動六絲（窄帶）鋪放原型機等[29]。在鋪放制備的研制與工程實踐中積累了豐富的經驗，為自動鋪絲技術的線型規劃、運動軌跡規劃、CAD/CAM軟件系統等的深入研究奠定了很好的基礎。圖3為武漢理工大學研制的一個自動鋪絲原型機。

圖3 自動鋪絲原型機

盡管引進了一些先進的自動化設備（包括數控剪裁、激光、輔助鋪疊設備等），提高了下料自動化程度和絲束鋪放精度，但是國內高性能、復雜曲面的復合材料構件基本上以手工鋪疊為主。這種狀況極大的制約了高性能的復材構件在兵器裝備和航空航天領域中的大規模應用，制約了國防發展[30]。因此大力進行自動鋪絲技術的研究則顯得尤為必要。

4.展望

自動鋪絲技術研究的發展方向是與熱塑性復合材料直接固結技術、電子束固化技術結合，替代熱壓罐成型。電子束固化技術是重要的低成本制造技術，可以大幅度降低制造時間、材料消耗和能源。傳統電子束固化采用鋪疊后一次輻射固化，其電子束的能量高，加速器的初投資巨大，且輻射防護的投資隨之增加。采用與自動鋪絲技術相結合的手段后可以使用逐層電子束固化的方法，即完成一次鋪放后便實施電子束固化，這樣可以克服傳統電子束固化的缺點。波音公司最新研制的B787機身全部采用復合材料自動鋪絲成形，分段整體制造，大大簡化了工藝，帶來了航空制造技術的變革。自動鋪帶剛剛用于翼面類構件成形，自動鋪絲技術更晚，從技術發展趨勢來看，采用自動鋪絲技術制造復合材料機身是大型飛機制造技術的必由之路。

而目前我國大飛機項目已經實施，自動鋪絲技術在復合材料翼梁制作中得到了極其廣泛的應用，而我國在自動鋪放裝備研制、生產和實際工業應用基本上還處于起步階段，和國際先進水平存在有較大差距。因此，自主研制自動鋪絲機并迅速開展工程應用至關重要。

參考文獻

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第三篇：樹脂基復合材料自動鋪放技術進展

樹脂基復合材料自動鋪放技術進展

1.前 言

用于航空航天器的先進復合材料構件主要采用熱壓罐成型技術制造。自動鋪放是替代預浸料人工鋪疊,提高質量和生產效率的重要手段。根據預浸料形態,自動鋪放可分為自動鋪帶與自動鋪絲兩類:自動鋪帶(Tapelaying)采用有隔離襯紙單向預浸帶(25~300 mm),多軸機械臂(龍門或臥式)完成鋪放位置定位,鋪帶頭自動完成預浸帶輸送剪裁、加熱鋪疊與輥壓,整個過程采用數控技術自動完成。

自動鋪絲(Fiber place-ment)采用多束(最多可達32根)預浸紗/分切的預浸窄帶(3~25 mm),分別獨立輸送、切斷,由鋪絲頭將數根預浸紗在壓輥下集束成為一條寬度可變的預浸帶(寬度通過控制預浸紗根數調整)后鋪放在芯模表面,加熱軟化預浸紗并壓實定型。自動鋪帶與自動鋪絲的共同特點是自動化高速成型,質量可靠,主要適于大型復合材料構件成型;其中自動鋪帶主要用于小曲率曲面構件(如翼面、壁板)的自動鋪疊,由于預浸帶較寬,以高效率見長;而自動鋪絲側重于實現復雜形狀雙曲面(如機身、翼身融合體),適應范圍寬,但效率遜于前者。自動鋪放技術是數控機床技術、CAD/CAM軟件技術和材料工藝技術的高度集成。

自動鋪放源于上世紀60年代,在美國空軍實驗室支持下起步,后經ACT、CAI(計算機輔助設計)等計劃支持,迅速發展:自動鋪帶機、自動鋪絲機、各種預浸帶/紗已經形成系列產品供應,用于多種航空航天器制造。歐洲自動鋪放技術近年來長足進步,形成自己的特色:如自動鋪帶的雙頭兩步法和多帶同步鋪放技術,自動鋪絲的旋轉切割與預浸紗快速續接技術,這些技術大大提高了生產效率和適用性。

由于自動鋪放成形采用的材料體系成熟度高,設計成型方法繼承性好,易于數字化設計和自動化制造,已經成為發達國家飛機復合材料大型構件的主要成型方法:新一代大型飛機B787、A350的所有翼面采用自動鋪帶,而所有機身構件采用自動鋪絲。復合材料的大量應用推動了自動鋪放技術的快速發展,各類新技術層出不窮。

國內自動鋪放技術研究已經開展數年,其中自動鋪帶技術已經開始工程應用。筆者介紹了國內自動鋪放技術研究進展,主要是自動鋪放設備技術方面的進展,并分析指出未來自動鋪放技術發展中需要解決的關鍵問題。2.國內自動鋪帶技術研究進展

國內自動鋪帶技術起步于“十五”初期,南京航空航天大學設計了具有3軸平移、雙擺角運動的5軸臺式龍門機械臂,研制了力矩電機收放-步進電機驅動的預浸帶輸送,預浸帶氣動切割與超聲輔助切割,主-輔壓輥成型等技術。應用開放式數控系統技術開發出5軸聯動, 3軸隨動切割和溫度與壓力控制的自動鋪帶控制系統軟硬件,實現了預浸帶定位、剪裁、熱壓鋪疊基本功能。根據微分幾何理論證明了在可展曲面上“自然路徑”與測地線的等價性,應用弧長展開變換方法構造了柱面鋪帶軌跡算法,進而開發了基于AutoCAD環境,具有機器代碼生成等和自動鋪帶仿真的自動編程軟件,實現了給定形狀、給定鋪層構件的鋪帶軌跡生成與后置處理與加工指令生成。在此基礎上, 2005年研制成功國內第一臺自動鋪帶原理樣機,實現了自動鋪帶的基本功能。北京航空材料研究院應用這臺樣機開展了環氧預浸料和雙馬來酰亞胺預浸料鋪帶適應性與鋪帶工藝試驗。上述基礎性的研究工作為進一步發展具有自主知識產權的自動鋪放技術奠定了基礎。

在自動鋪帶原理樣機及工藝研究基礎上,南京航空航天大學繼續開發,設計了中型5軸龍門及其與主軸聯動的綜合運動試驗平臺,完成了基于UMAC的多軸多任務開放式數控系統軟硬件;研制預浸帶雙模式精確進給與張力控制技術,提高送帶精度達到0?1 mm,與數控系統定位精確協調,鋪帶精度可達0?2 mm;研制了分體壓靴與彈性壓輥組合施壓及根據模具特征的壓力自適應調節控制技術,實現了任意曲面自適應均勻加壓及其精確控制;研制了5軸雙超聲切割系統技術,實現了復雜產品外廓預浸帶切割;研制了預浸帶缺陷激光監測技術可以檢測3 mm×3 mm的夾雜、研制了基于預浸帶各向異性折光和數字圖像方法的預浸帶鋪疊間隙測控技術,識別精度達到0?1mm,實現了自動鋪帶在線質量檢測與測控;以航空航天設計制造環境CATIA為平臺,提出“自然路徑”的直接計算方法、提高了鋪帶軌跡計算的精度和速度,達到國外同類自動鋪帶軟件水平;并根據圓錐體的特殊性、在國際上首次提出了錐形體自動鋪帶方法;還根據彈塑性理論提出了基于預浸帶有限變形的帶隙容差分析新方法,提高了可鋪性、實現了復雜曲面和外形構件的數字化設計。

突破上述裝備綜合技術后,南京航空航天大學2007年研制成功國內第一臺中型自動鋪帶工程樣機綜合試驗系統,可以實現3 m×5 m小曲率面自動鋪帶和1m×3m筒段/錐殼自動鋪帶。除效率較低(試驗系統)外,主要功能已接近國外自動鋪帶機水平。之后根據應用的需要,研制成功2?5 m×12 m大型筒段專用自動鋪帶機及其軟件,實現了筒段自動鋪帶的各種功能,大幅度提高了鋪帶效率。

以自動鋪帶工程樣機試驗系統為平臺,南京航空航天大學與北京航空制造工程研究所、航天材料及工藝研究所等合作探索了QY8911雙馬預浸料和602環氧預浸料用于自動鋪帶的工藝,開展了不同特征構件的鋪帶工藝試驗研究,包括典型插層板、凹凸板、雙曲板、翼面蒙皮結構和筒形構件,獲得了不同國產預浸料工藝性與鋪帶工藝規律,為自動鋪帶工程應用奠定了基礎。

國內同時開展自動鋪帶技術與應用研究的有哈爾濱飛機工業公司、北京航空材料研究院、北京航空制造工程研究所、武漢理工大學和天津工業大學等[16-19]。武漢理工大學和天津工業大學在自動鋪帶機機構設計分析、控制系統架構與仿真等基礎研究方面開展了諸多有益探索,但尚未達到工程應用水平;北京航空制造工程研究所等單位合作,采用引進自動鋪帶頭關鍵部件集成的技術路線研制翼面大型自動鋪帶機,加速推進了自動鋪放技術研究與應用進程,可望在較短時間內實現工程應用。北京航空材料研究院、北京航空制造工程研究所分別研制了基本滿足自動鋪帶的預浸帶和相關工藝,為航空應用打下了基礎。哈爾濱飛機工業公司2007年引進西班牙自動鋪帶機,應用進口預浸料實現了試驗翼面的自動鋪帶工藝,并用國產預浸料開展了工程應用試驗研究。3.國內自動鋪絲技術研究進展

國內自動鋪絲技術探索研究早于自動鋪帶技術,但由于技術難度遠大于自動鋪帶,國內的研究工作主要在自動鋪絲軌跡規劃與仿真、裝備構型、數控系統技術等基礎研究層面展開。錢鈞等以構架式衛星復合材料三角接頭為對象,開展了構件數值建模、鋪絲路徑規劃研究,應用機器人D-H方法建立了典型3P-3R機器人運動學反問題控制方程并實施了成形仿真;邵冠軍等對自由曲面的鋪絲路徑及優化設計做了有益探索;許斌等較為系統研究了自動鋪絲軌跡規劃問題,提出了3種鋪絲路徑軌跡規劃方案,建立了絲束覆蓋性分析與斷紗準則,研究了絲束狀態量與切斷-重啟動作量的映射關系,初步形成了自動鋪絲設計制造的基礎框架,在CATIA環境下開展了相關CAD/CAM軟件原型編寫,以S進氣道的自動鋪絲問題為例做了系統分析與仿真。黨旭丹等專門研究了自動鋪絲路徑的平行等距軌跡規劃方法,提高了計算效率。田會方等開展了自動鋪絲裝備構型分析,并以錐殼結構為對象開展了成形仿真技術研究[32-34]。富宏亞等在纏繞技術研究基礎上開展自動鋪絲技術基礎研究,試制鋪絲頭原型、在鋪絲曲面重構與路徑規劃、仿真技術方面開展了系列研究。

以裝備理論與關鍵技術研究為基礎,南京航空航天大學2006年試制了國內第一臺自動鋪絲原理樣機,架構了基于開放式數控的控制系統和基于CATIA的和CAD/CAM軟件原型,原理樣機實現了自動鋪絲機各軸運動,驗證了軌跡規劃方法的正確性,向設備研制跨出了實質性的一步。

經數年研究,自動鋪絲技術雖有諸多進展,但關鍵技術尚未突破:原理樣機只驗證了方案和核心技術的正確性,還未開展工程樣機研制;自動鋪絲軌跡規劃的理論研究需要在算法和CAD/CAM軟件方面深入開展;自動鋪絲材料對材料的工藝性要求遠高于自動鋪帶,不僅對溫度敏感性要求更高,由于調節工藝窗口,而且要求尺寸精確以保障成型質量;因此,受裝備制約自動鋪絲工藝尚未開展實質性的研究。4.自動鋪放發展趨勢和亟待突破的問題

先進復合材料在航空航天器的大量應用直接推動了自動鋪放技術的發展。國外自動鋪放技術朝著鋪放裝備專門化、材料體系多樣化、設計分析制造集成化,以及成型高效率和高可靠性方向發展。在鋪放設備方面,為提高鋪放效率,出現了平板專用鋪帶機、多頭鋪帶機和單頭多帶鋪帶機;研制出了模塊化鋪絲頭-預浸紗箱系統,多頭同步鋪放系統和預浸紗自動續接裝置,減少無效操作時間;此外,自動鋪帶與自動鋪絲的界限逐漸模糊,形成多窄帶鋪放技術。在材料技術方面,已經形成自動鋪放專用預浸料體系(包括熱塑性材料)以滿足不同要求,自動鋪絲預浸紗/窄帶普遍采用分切制備技術,由專門的預浸紗分切加工商供應。在設計制造方面,將自動鋪放與其他技術融合集成,如采用自動鋪帶后雙隔膜熱成型制造飛機C型大梁,采用預浸料拉擠制造長桁預埋在模具中直接鋪放共固化制造夾筋壁板等。

“十一五”期間,國內已經突破了自動鋪帶裝備和軟件關鍵技術,鋪帶材料和鋪帶工藝技術成為制約自動鋪帶技術發展的關鍵;進一步完善裝備功能,實現設備專用化和多樣化以滿足不同需求也將是今后一個時期自動鋪帶技術的發展重點。

新型殲擊機S進氣道、翼身融合體和大型飛機機身等對自動鋪絲技術提出了迫切需求,在民機預研計劃和高檔數控機床重大專項中已經啟動了自動鋪絲機研制項目。迫切需要及時開展自動鋪絲專用預浸紗/窄帶的材料體系,預浸帶分切技術與質量控制研究;同時開展自動鋪絲工藝技術研究、模具技術等研究,以建立自動鋪絲技術體系,促進自動鋪絲技術早日實現工程應用。

第四篇：網帶爐技術方案

托輥網帶式控溫冷卻熱處理生產線

技

術

方

案

湖北十堰華美爐業有限公司二0一二年四月

托輥網帶爐控溫冷卻生產線技術方案

一.基本要求: 1.工件名稱:曲軸件鍛造后余熱利用熱處理生產線

2.工件尺寸: 最大工件長:450mm;直徑:42mm;重量:15kg 3.工作區尺寸: 快冷部分: 網帶寬720mm;控溫區長:5000mm;

緩冷部分: 網帶寬720mm;加熱區長:10000mm;低溫快冷部分: 網帶寬720mm;加熱區長:8000mm;

4.熱處理要求: 正火,熱處理后表面光潔, 硬度均勻, 金相組織符合國家行業標準。二.設備組成: 本生產線主要由托輥網帶式正火爐、網帶式回火爐、前后工作臺等部分組合。

1.正火爐快冷段網帶運行采用托輥同步傳動, 使網帶運行承受最小張力, 提高使用壽命;網帶運行連續均勻, 與間斷進給的傳動相比, 消除了網帶返退缺陷和工作經過落料口因時間不同而引起硬度不均勻的現象。

2.爐頂部裝有強力循環風機, 確保爐膛內溫度和氣氛均勻達到快速均勻冷卻效杲。

3.生產線具備完整可靠的電氣自控、安全連鎖和報警等功能。生產線也可單機手動控制,便于調試和維護。

三.設備主要技術參: 1.托輥網帶式正火加熱爐:(1)電源內客:3N 380V 50Hz(2)額定加熱功率:100kw(3)有效快冷區尺寸:720x5000x100mm(寬x長x高)有效緩冷區尺寸:10000mm(4)最大生產率:3000kg/h(5)控溫區數:4區+4區

(6)控溫元件: 希曼頓產功率模塊(固態繼電器), 特點:4-20mA輸入, 具有過熱, 缺相, 過流保護, 報警功能。自動調功。溫控儀表: 日本導電, 具有PID自整定,具有超溫斷偶保護、報警等功能。(7)控溫精度:≤1℃

(8)爐溫均勻度: ≤±3℃(同一區段)(9)網帶傳動速度:30∽160mm/min(可調)(10)循環風機: 4臺 爐溫均勻性好, 配有冷卻水套。風扇葉、軸的材質均為ZGCr25NI20Si2(11)緩冷區循環風機: 4臺 爐溫均勻性好。風扇葉、軸的材質均為1Cr18Ni9Ti(12)加熱元件: 剛玉管外套加熱元件,加熱芯材質:0Cr25Ai5合金絲,為提高其使用壽命。

(13)網帶材質:￠6mm SUS310進口耐熱鋼絲

(14)托輥材質: 采用1Cr25Ni20Si2耐熱鋼精鑄, 整體精加工而成

(15)爐襯結構: 磚纖復合結構, 密封、節能。爐頂采用硬質纖維,保溫材料采用硅酸鋁耐火纖維板(毯)。(16)爐體鋼板:δ=6mm 2.網帶式回火爐(低溫快冷區)1)電源內容:3N 380V 50Hz 2)額定加熱功率:200kw 3)最高工作溫度:500℃

4)有效加熱區尺寸:720x8000x120mm(寬x長x高)5)最大生產能力:3000kg/h 6)控溫區數:4區

7)控溫元件: 希曼頓控制模塊(固態繼電器),4-20mA輸 入, 過熱、缺相、過流保護、報警、自動調功等功能。溫控儀表: 曰本導電, 具有PID自整定、斷偶保護、報警等功能。

8)控溫精度控溫精度:≤1℃ 9)爐溫均勻度: ≤±3℃(同一區段)10)網帶傳動速度:25∽125mm/min(可調)11)循環風機:3臺愛協林結構上下風道, 縱向大循環,爐溫均勻性好, 配有冷卻水套。風扇葉、軸的材質均為ZGCr18Ni9Ti 12)加熱元件: 電加熱管, 更換方便, 材質: 1Cr18Ni9Ti

13)網帶材質:SUS321進口耐熱鋼絲 四.控制系統: 1)溫度控制采用PID調節方式，固態繼電器連續輸出，其加熱元件通、斷呈線性，隨爐溫高低自動整定輸入爐內功率大小，此裝置最大優點：對電網沖擊小、節電、爐溫穩定度、均勻度高。

2)智能PID溫度儀表，該儀表可以根據用戶工藝要求進行設定溫度，控溫精確，操作簡便。

3)記錄儀采用無紙記錄儀，能自動記錄生產線各加熱區溫度。曲線存檔備查可追溯。

4)所有傳動動作，在所設定并執行的工藝過程中進行，避免誤操作的發生。

5)控制系統具有超溫、缺相、定時聲光報警裝置，保證電熱設備正常運行。

6)各溫度控制柜上設有電壓指示和電流指示表，檢查爐內加熱元件是否正常工作。

7)所有傳動動作既可手動控制也可自動控制,并有聯鎖護。

五、主要配套件：

1、智能溫度調節儀： 11臺

2、無紙記錄儀： 2臺

3、固態繼電器：(北京)希曼頓 6套

4、熱 電 偶： k型 11支

5、加熱元件： 上海電工合金廠 30套

6、網帶： 1套

7、纖維制品: 山東魯陽 1套

8、托輥: 24根

9、高溫軸承: 桂林桂北軸承 48套

六、整套設備安全裝置

1.各機具有相關連鎖、保護功能。2.所有加熱元件均有自動斷路保護系統。3.聲光報警系統:1)爐溫超溫

2)機械故障

當發生其中任一故障, 自動發出聲光報警。

托輥網帶式熱處理生產線報價明細 一.正火加熱爐部分: 1.正火爐爐體 ………………………………(8.8)萬元 2.耐火材料 ………………………………(3.5)萬元 3.耐火纖維 ……………………………(2.6)萬元 4.中間托輥 ………………………………(8.8)萬元 5.主動輥……………………………………(0.8)萬元 6.被動輥……………………………………(1.2)萬元 7.網帶 ……………………………(12.)萬元 8.加熱元件 ……………………………(3.0)萬元 9.傳動系統 ………………………………(3.2)萬元 10.風機系統 ………………………………(8.8)萬元

合計 ………………………(52.7)萬元

二.回火爐部分:

1.回火爐爐體………………………………(6.0)萬元 2.爐襯………………………………(2.5)萬元 3.網帶………………………………(6.8)萬元 4.加熱管………………………………(2.5)萬元 5.傳動系統………………………………(3.2)萬元 6.風機系統………………………………(2.4)萬元 7.不銹鋼導風板………………………(3.2)萬元

合計………………………(26.6)萬元

三.電器控制系統

1.溫度控制系統…………………………(9.6)萬元 3.溫度計錄儀……………………………(1.8)萬元 4.傳動控制系統…………………………(2.8)萬元

合計………………………………(14.2)萬元 以上系統不含計祘機部分

計: 93.5萬元 運輸安裝調試費: 10萬元 總計人民幣大寫

壹佰零叁萬伍仟元整(1,035,000.00)

第五篇：熱電偶自動檢定技術在企業的應用

熱電偶自動檢定技術在企業的應用

摘要：某特大型化工企業引進了一套自動檢定系統用于對熱電偶進行自動檢定，文章敘述了該單位新投用的一套熱電偶自動檢定系統的整體構造，硬件構成、軟件性能，熱電偶自動檢定技術在本單位的應用以及使用中遇到的問題和解決方法。

關鍵詞：熱電偶；自動檢定技術；數字多用表；低電勢掃描器/控制器；檢定爐 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2017）07-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.025

概述

我公司是特大型化工企業，以煤氣化技術生產合成氨，生產過程需要的化工設備如氣化爐、變換爐、合成塔等都需要進行實時溫度監控。廉金屬熱電偶（K型）是我公司主要測溫元件之一，據統計，我公司有這類型測溫熱電偶500多支，依照國家計量檢定規程，熱電偶必需周期檢定，檢定周期通常為6個月。以往我公司計量檢定人員手工操作計量檢定裝置，過程十分繁瑣復雜，效率低，尤其是靠人工讀數這一環節，誤差難免，導致檢定結果不可靠，因此引進一套先進的計量標準裝置很有必要。通過立項獲得批準后，我們引進了某公司生產的一套自動檢定系統（以下簡稱檢定系統）用于對熱電偶進行自動檢定。檢定系統簡介

整個檢定系統由硬件系統和檢定軟件組成。

2.1 硬件系統

硬件系統包括熱電偶檢定爐1臺，低電勢掃描

器/控制器1臺，熱電偶接線臺1臺，6位半數字多用表（KEITHLEY2000）1臺，計算機1套，打印機1臺，儀表集成柜1臺，二等標準鉑銠10-鉑熱電偶（S型）1支，參考端溫度傳感器1支。

2.2 檢定軟件

檢定軟件具備以下主要功能：

2.2.1 檢定軟件在計算機WindowsXP操作系統下運行，執行《工作用廉金屬熱電偶檢定規程》（JJG351-1996），采用雙極法（參考端溫度補償）檢定熱電偶。

2.2.2 按設定溫度點檢定順序，計算機自動控制檢定爐由低溫向高溫逐點升溫檢定，當爐溫升到檢定點溫度，爐溫偏離檢定點溫度不超過±5℃，爐溫變化小于0.2℃/min時，自標準熱電偶開始，依次掃描、讀取各被檢熱電偶的熱電動勢并進行存儲，共讀取4個循環后結束取數，進入下一點檢定點，直到最高溫度點檢定結束。

2.2.3 根據采集的數據自動計算熱電偶示值誤差，依據標準自動判別結果，自動生成檢定記錄表、檢定證書（合格）、檢定結果通知書（不合格），并以文件形式保存

在硬盤上，同時存入數據庫，可隨時查詢、統計、打印。

2.2.4 恒溫設備控溫過程自動繪制溫度曲線，可同時選擇觀察功率曲線、功率速率曲線。

2.2.5 具有模擬運行、掉電保護、自診斷等功能。

2.3 檢定系?y工作原理

檢定系統的主要組成如圖1所示，計算機是這套系統的核心，執行檢定軟件指令，通過RS-232串行通訊技術對外圍設備進行過程控制，實現整個系統的自動檢定，包括升溫過程控制、數據采集、數據處理等環節。檢定實例

下面以廉金屬熱電偶（K型）檢定為例，敘述檢定過程。

3.1 熱電偶裝爐

3.1.1 對被檢熱電偶外觀進行檢查，看是否符合要求。

3.1.2 用游標卡尺測量熱電偶電極直徑，記錄此數值作為軟件設定檢定溫度點的依據。

3.1.3 將標準熱電偶套上石英管，與套好絕緣瓷珠的被檢熱電偶用細鎳鉻絲捆扎同一截面，裝入檢定爐內最高溫區中心，熱電偶束與檢定爐軸線相同。

3.1.4 熱電偶束四周用高溫石棉堵好。

3.1.5 將標準熱電偶、被檢熱電偶的引線與熱電偶接線臺連接，注意正負極一一對應。

3.2 啟動檢定系統

3.2.1 打開檢定系統電源，啟動計算機，雙擊熱電偶自動檢定程序快捷方式，進入熱電偶檢定信息盤：點擊“工作用熱電偶”，“功能選擇：檢定”、“運行方式：實際運行”、“被檢偶分度號：K”、“級別：II級”、“電極直徑3.2mm”，確定；“檢定點數目：4”確定；“被檢支數：6”及被檢偶信息填寫，確定。

3.2.2 按下工具欄“啟動”按鈕，程序進入自動檢定。

3.2.3 控制器控制檢定爐溫度按設定溫度升溫，順序是400℃、600℃、800℃、1000℃，計算機自動判斷檢定爐的溫度偏差和變化率符合條件后，即對該爐熱電偶進行掃描測量記錄，自動進入下一溫度點。

3.2.4 當檢定完所有設定點后，系統自動終止檢定爐加溫，程序自動生成檢定記錄表、檢定證書（合格）、檢定結果通知書（不合格）。

3.2.5 打印檢定記錄表、檢定結果。注意待檢定爐溫降到室溫后方可取出標準電偶、被檢電偶。熱電偶檢定過程常見問題及解決辦法

4.1 新的鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）檢定不合格

檢定工作當中遇到過新購買回來的K型廉金屬熱電偶，經檢定后被判為不合格，經分析可能是生產廠家沒有將制作熱電偶所用的偶絲全部進行退火造成。解決辦法是經過退火程序后再進行檢定就可以了。

4.2 熱電偶程序啟動后參考端溫度顯示“0.00”或提示“參考端異常”

解決辦法：（1）這種情況一般是數字多用表送檢回裝后出現的，檢查數字多用表的通訊設置是否正確，前置后置鍵位置是否設置正確，與掃描器的連線是否正確，作相應處理即可；（2）也可以用程序界面菜單欄“工具”下拉項“掃描器通訊測試”和“數字表通訊測試”來查找問題所在。

4.3 檢定時，爐溫長時間無法穩定到規定的指標

解決辦法：（1）檢查檢定軟件里檢定爐溫控PID參數是否被改動；（2）如果此時數字多用表顯示的毫伏值跳躍，多半是有干擾，檢查檢定爐外殼接地是否良好；（3）檢查接線回路之間是否相碰；（4）也有可能是檢定爐電源回路接觸不良所造成，找出故障點并作處理。結語

這套熱電偶自動檢定系統通過近1～2年的使用，我們認為該系統自動化程度高，縮短了熱電偶檢定時間，準確性得以較大的提升，尤為突出的技術亮點是采用了參考端溫度傳感器測量補償法，使得操作更簡便，解決了以往企業檢定熱電偶工作效率低、檢定人員工作量大的問題。尤其是檢定軟件還具有對檢定爐溫場進行自動測試功能，具有多項溫度儀表檢定項目拓展模塊及接口，這些功能使得檢定人員在檢定、測試和項目拓展等環節變得更加簡單，深得企業計量檢定人員的認可。

參考文獻

[1] 國家計量檢定規程：工作用廉金屬熱電偶檢定規程（JJG351-1996）[S].[2] 譚兮，朱永祥.工業熱電偶自動檢定系統[J].湖南科技學院學報，2007，（9）.作者簡介：陳林（1964-），男，廣西柳州人，柳州化工股份有限公司工程師，研究方向：化工儀表及自動化、計量管理。

（責任編輯：黃銀芳）