纤维铺放技术是一种新型的复合材料自动化制造技术,它是通过铺放头压辊传递一定的正压力将纤维铺设在旋转芯模表面上形成复合材料壳体结构。纤维铺放技术特别适合于复杂曲面复合材料零件的加工。复合材料制品具有高比强度、高比模量、耐疲劳、减振性好、工艺性好以及独特的材料可设计性等优点,采用复合材料结构可以减轻设备重量,提高工作性能。目前,纤维铺放技术在发达国家已广泛应用于航天航空领域,而国内对于该项技术的研究还处于起步阶段。本文首先设计了一台龙门式的纤维铺放机。其机械结构包括机身部分和铺放头两部分。其中,机身部分包括底座导轨、龙门架、小车、小车立柱、旋转架。通过这些机构,可以实现X、Y、Z轴三个方向的运动。在旋转架的末端安装有铺放头。铺放头主要包括放卷装置、切割装置、加热装置、铺放压紧装置、带缺陷检测装置、测速测压装置及底纸收卷装置。完成了对铺放机的机械结构设计,本文同时还对圆锥体的铺放规律进行了研究分析,计算出各种铺放规律的线型,并建立纤维铺放机各运动轴的统一坐标系统,确定各运动轴之间的运动变换矩阵,实现铺放运动的参数化。利用在数控功能上有突出优点的三维绘图软件UG绘制出铺放机的三维模型,对纤维铺放机的运动进行数控编程,编写出铺放头运动的数控代码。本文还尝试在VC++平台上利用OpenGL对虚拟铺放机进行整个实体建模,实现了铺放过程和铺放线型的参数化设计,完成了虚拟铺放机铺放过程的运动仿真,并对数控代码进行检验。在本文中,以圆锥体芯模为研究对象,来检测虚拟铺放机运动的正确性。