復材構件手工成型時，預浸帶經剪裁后手工鋪疊、壓實到模具表面。隨著復材構件在現代大型飛機上廣泛應用，人工鋪放工藝已難以滿足實際需要，急需自動鋪帶技術來提高生產效率，改善制造過程的可控制性，降低成本以及提高產品質量。

自動鋪帶技術利用數控技術實現預浸帶剪裁、定位、鋪疊的自動化。與手工相比，自動鋪帶技術可降低制造成本30%~50%，主要適用于各種大尺寸、小曲率部件的制造。與傳統的數控加工不同，自動鋪帶技術屬于典型的增料制造技術，由裝備技術、軟件技術和工藝技術構成，國外均已形成相關的工業產品。在自動鋪帶CAD/CAM軟件方面， 西方發達國家經過幾十年的研究，已經開發了多套商用自動鋪放CAD/CAM軟件，并形成了完備的復合材料設計制造解決方案。其中，Tapelay軟件應用比較成熟，Tapelay軟件是由空中客車公司（AIRBUS）與法國應用數學中心（CIMPA）以航空航天領域廣泛采用的CATIA V5軟件為平臺，基于CATIA CAA V5技術聯合開發的自動鋪帶CAD/CAM軟件。該軟件可直接集成到CATIA V5系列軟件中，包括自動鋪帶CAD部分的Tape Generation 模塊和CAM部分的Tape Manufacturing模塊。Tape Manufacturing模塊則能針對部分一步法鋪帶機與兩步法鋪帶機生成相應的加工 NC 代碼[1]。目前，國內報道可見的自動鋪帶CAD/CAM 技術研究主要集中在軌跡規劃和加工仿真的基礎理論方面。

CATIA/CAA二次開發

自動鋪帶數控編程系統采用組件應用架構（Component Application Architecture，CAA） C++二次開發實現。Automation API（自動化應用接口）與CAA C++是CATIA二次開發常用的兩種方法，Automation API入門容易，但功能限制大，CAA C++入門困難，但提供的接口全面，開發的程序效率高，能夠滿足用戶深層次專業化的要求。 
CAA C++是基于組件的定制開發，是對其組件對象的組合和擴展，采用了組件對象模型（COM）技術。CAA C++這種組件式的解決方案采用的開放式、可擴展的模塊化開發架構，使得全球諸多軟件開發商可以參與達索系統（Dassault Systemes） 產品的研發。CAA C++ 在具有更大的復雜度和難度的同時它也能夠實現更強大的功能。CAA的實現，是通過提供的快速應用開發環境RADE（Rapid Application Development Environment）和不同的API接口程序來完成的。

自動鋪帶規劃與編程軟件概述

自動鋪帶規劃與編程軟件的主要功能模塊包括鋪帶規劃、鋪帶編程、后置處理 3 部分[2]。

鋪帶規劃是自動鋪帶支撐軟件的CAD部分，是自動鋪帶軟件中基礎數據的準備。在鋪層中確定每條鋪帶位置（即鋪帶中心線所處位置）、輪廓邊界，以及鋪帶展平數據，并能夠適當調整鋪帶位置、寬度，以提高鋪放效率和質量。

鋪帶編程模塊是自動鋪帶支撐軟件的CAM部分，是本文的研究范疇，主要實現鋪帶鋪放過程數據文件的輸出，文件輸出格式為APT。這種文件可讀性強，容易及時發現問題。

 后置處理工具通過對鋪帶編程中輸出APT 文件進行處理，輸出鋪帶設備鋪放、切割、檢測所需NC文件與其他數據文件。

自動鋪帶數控編程系統實現

鋪帶規劃完成之后進行自動鋪帶的數控編程。自動鋪帶的數控編程設置工藝參數，生成鋪帶編程模型，然后進行軌跡計算并輸出APT 文件。自動鋪帶數控編程系統結構如圖1所示，包括機床加工模式定義、加工操作創建、鋪放操作加工軌跡計算、超聲切割操作加工軌跡計算、激光檢測操作加工軌跡計算與加工軌跡保存與仿真。

 

1  機床加工模式定義

    機床加工模式定義一些基本信息，包括選擇機床與加工坐標系等。機床有4種加工方式，分別為A工序、B工序、超聲切割與激光檢測。由這4種加工方式組合成6種不同的機床加工模式。機床的這6種加工模式中可包括A工序、B工序（可選項，有可能不包括）、超聲切割與激光檢測。A工序的加工模式根據帶寬（300mm，150mm）的不同有兩種，A工序、B工序都包含的加工模式，根據A工序的帶寬（300mm，150mm）與B工序帶寬（150mm，75mm）組合成4種。A工序、B工序中設置的參數包括壓棍的直徑與長度、壓輥力、進給速度、進/退刀高度等信息。超聲切割中設置調整點速度、進刀速度與切割速度。激光檢測中設置進給速度。在零件操作（Part Operation）中設置加工坐標系。