Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной системы технологической подготовки производства и автоматизированной системы контроля и регулирования технологических параметров процесса производства изделий из композиционных материалов

Реализация в условиях международных санкций приоритетных направлений развития российской экономики, развитие отечественного станкостроения и программного обеспечения, импортозамещение, цифровизация и диверсификация производства изделий из композиционных материалов на предприятиях ОПК и предприятиях выпускающих продукцию гражданского назначения, путем разработки нового технологического оборудования, математических моделей, алгоритмов и программных комплексов, что позволит расширить номенклатуру изделий ВВСТ, авиационной техники гражданского назначения и космических систем и комплексов научного, социально-экономического и коммерческого назначения, для изготовления которых применимы методы автоматизированной намотки и выкладки, повысить качества и повторяемость изготавливаемых изделий из композиционных материалов. Новые научно обоснованные технические решения и разработки по моделированию процесса формирования изделий методом намотки и выкладки в автоматизированной системе технологической подготовки производства, позволяющие расширить возможности применения методов автоматизированной намотки и выкладки для изготовления более широкой номенклатуры изделий из композиционных материалов, обеспечить повторяемость изделий, уменьшить трудоемкость при подготовке управляющих программ, а также снизить количество опытных образцов изделий и натурных испытаний, необходимых для отладки управляющих программ, что имеет существенное значение для развития авиационной, космической, ракетной, и других специальных отраслей техники. В процессе формообразования изделий из композитов на многокоординатном намоточном оборудовании, первичным источником натяжения материала в лентоформирующем тракте является отпускное устройство, которое обеспечивает сматывание материала со шпули с требуемым значением натяжения. Последнее является особенно важным параметром, поскольку влияет на общее натяжение материала на выходе лентоформирующего тракта. Для обеспечения стабильного натяжения жгутового материала необходима разработка активного отпускного устройства с соответствующими приводом вала бобины и системой управления. Принцип типографского способа нанесения связующего на жгутовой/нитяной материал основан на прижатии материала к вращающемуся барабану с нанесенным на него тонким слоем связующего. Требуемая толщина связующего обеспечивается частичным погружением вращающегося барабана в связующее и удалением лишнего связующего специальным лезвием. В устройствах с пассивным пропитывающим барабаном вращение последнего осуществляется посредством линейного перемещения ленты материала. В связи с этим на выходе из пропитывающего модуля возникает дополнительное натяжение материала, вызванное усилием сопротивления, полученное в результате съема избыточного связующего с поверхности барабана специальным лезвием. Также, дополнительное усилие создаётся в результате отлипания материала от пропиточного барабана. Для устранения данных эффектов на участке тракта пропитки требуется установка системы с активным пропитывающим барабаном, которая обеспечивает равное натяжение материала на входе и выходе пропитывающего тракта. Достижение данного результата требует использование управляемого моментного привода оси вращения пропиточного барабана с соответствующей системой управления. Соотношение армирующих нитей и связующего является одним из ключевых параметров при изготовлении изделий конструкционного назначения методом «мойрой» намотки, поскольку в значительной степени влияет на механическую прочность, герметичность, массу и повторяемость изделий. Таким образом, разработка и внедрение в лентоформирующий тракт устройства ультразвукового контроля содержания связующего позволит в режиме реального времени производить измерение массовой доли содержания связующего. Одним из основных параметров лентоформирующего тракта является натяжения материала, которое зависит от множества факторов (температура связующего, угол охвата валиками, скорость движения ленты и т.д.). Конечная корректировка натяжения обеспечивается автоматическим натяжителем вилочного типа система управления которого работает в режиме работы с обратной связью по выходному натяжению. В процессе проведения комплексных исследований устройств АСКРТП необходима разработка и внедрения устройства протяжки материала, которое позволит задавать различные скоростные характеристики движения материала с заданной динамикой (ускорением). Следовательно, развитие программно-аппаратной автоматизированной системы контроля и регулирования технологических параметров при изготовлении изделий из композиционных материалов, не уступающей по качеству и количеству контролируемых технологических параметров процесса изготовления изделий оборудованию ведущих мировых производителей специального технологического оборудования, является одной из важнейших задач.