先进复合材料构件成型模具和工装技术

近年来,先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大,已经成为铝、钢、钛之外的第4大航空结构材料.复合材料在A380中用量达总重量的25％,在B787中更是达到了50％,在A350XWB结构上的用量达到了52％.其中应用最多的仍然是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维等高性能纤维增强的树脂基复合材料,简称先进复合材料.其突出特点是构件在成型过程中,需要加热、加压和抽真空等工艺条件,材料成型和构件成型同时完成,其形位精度主要依靠相应的模具和工装来保证.市场对先进复合材料产品质量、性能、成本、周期等要求的不断提高,促进了先进复合材料工艺技术及其模具和工装技术不断创新发展.     

复合材料热压罐成型模具设计研究

模具设计不仅需要考虑工程、工艺输入,还需要考虑制造加工能力、运输、使用及相关设备能力等因素,使设计出的模具不仅能制造出合格的复材制件,还能达到降低成本、方便使用的更高目标。目前,减重、变形控制、人性化设计等是模具优化的发展方向,利用不断升级的设计工具,结合实践经验的积累,复合材料成型模具将会得到更好的优化,从而促进复合材料在航空领域的发展。     

浅析复合材料框架式成型模具设计技术

对于大尺寸复合材料零件成型所用的大型框架式模具,在设计过程中需要使模型建模及更改快速化,需要详细分析模具在实际使用工况下的应力及变形、模具在固化过程中的温度分布及变形情况,并在设计过程中考虑尺寸补偿及回弹补偿,以使模具设计达到高效、精准、优化的目的;使模具结构更好地满足复材零件成型精度要求.     

RTM树脂流动模拟及其对模具设计的意义

在复合材料加工中,模具的设计和制造对整个生产过程具有决定性影响.要设计和制造出合理的模具,仅仅依赖经验是不够的,因此国内外都开展了RTM工艺的数值模拟技术研究,利用数值模拟对模具设计方案检验和优化.     

航空器蒙皮、汽车覆盖件柔性模具设计制造技术

柔性模具的设计制造由于存在理念上的不同认识,将快速组合模具设计制造(或为杆系柔性模具)称之为柔性模具,这类模具的设计制造能否快速构建,取决于带冲头单元的构形和调节杆机构的设计制造及覆盖件成型中的塑性形变要求,所重构的成型曲面构形描述,及其控制系统的设计和控制.     

复合材料模具模块化、规范化、数字化快速设计研究

复合材料构件成型模具规范化敏捷设计技术是飞机数字化制造的关键技术之一。根据复合材料热压罐固化成型模具的特点,分析了模具的结构特征、设计规范以及参数化设计的可行性,提出了复合材料固化成型模具模块化和参数设计的算法,在CATIA环境下开发实现了完整的复合材料固化模具设计的功能,并进行了实例化验证,为复合材料构件模具设计提供了一个有效的方法。     

复合材料构件自动铺带数控编程系统研究

复材构件手工成型时,预浸带经剪裁后手工铺叠、压实到模具表面.随着复材构件在现代大型飞机上广泛应用,人工铺放工艺已难以满足实际需要,急需自动铺带技术来提高生产效率,改善制造过程的可控制性,降低成本以及提高产品质量. 自动铺带技术利用数控技术实现预浸带剪裁、定位、铺叠的自动化.与手工相比,自动铺带技术可降低制造成本30％～50％,主要适用于各种大尺寸、小曲率部件的制造.     

基于规则的涡轮叶片精铸模型递增转换技术

目前主要采用精密铸造成型辅以机械加工的方法来完成涡轮叶片的制造.在涡轮叶片制造过程中精铸模具的设计将是整个生产周期中的关键"瓶颈".而对于精铸模具的设计,保证其精度的关键就是模具型腔体的获取,即模型的递增转换.     

提高电解加工模具成型精度的新途径--高频、窄脉冲电流源电解加工(HSPECM)

分析了电解成型加工误差的特性;阐述了高频、窄脉冲电流源可以较大地缩小截止加工间隙及最小平衡加工间隙,提高阳极溶解集中蚀除能力从而较大幅度地提高电解成型精度,解决直流电解加工模具中因成型精度低而伴生的侧面扩张量大、转接圆角大以及工具阴极设计制造复杂、成本高等问题.研究表明HSPECM是提高模具型腔电解加工精度的有效途径,为精密模具加工提供了一种先进、可行的新工艺技术.     

大尺寸S形复合材料进气道整体制造技术

针对大尺寸S形复合材料进气道整体成型困难的问题,设计了一种金属组合模具,选用碳纤维/环氧树脂预浸料、过拉伸蜂窝及泡沫夹芯材料,采用手工铺层方式和热压罐成型工艺,制备出内、外型面均满足设计要求的进气道,产品质量可靠、制造简便、成本较低,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

低成本钣金成形模具技术

钣金成形模具在钣金零件的成形过程中起着重要的作用,其基本要求主要有:制造精度高、使用寿命长、模具成本低和制造周期短4个方面。在设计与制造模具时,应该根据实际情况作全面的考虑,即应在保证产品质量的前提下,选择与产品产量相适应的模具结构和制造方法,使模具成本降低到最低的限度,以提高产品的市场竞争能力。     

一种新型水溶性芯模的制备和性能

概述了金属模具不易脱模的形状复杂的复合材料结构件成型中遇到的工艺技术难题,着重对水溶性芯模的制备工艺特点和性能进行了研究,并将所制得的水溶性芯模成功的用于树脂基复合材料结构件的制造中。结果表明,水溶性芯模的各项性能满足复杂异型复合材料结构件制造的要求。     

一种基于方钢管骨架的壁板成型模具

针对大型飞机机身复合材料壁板试验件,从模具的刚度要求、使用要求、成本要求等方面确定了模具设计边界条件;为了满足模具设计的边界条件要求,提出了一种基于方钢管骨架的壁板成型模具。在进行模具设计时,首先对比各种常用模具材料的优缺点并最终确定模具采用“INVAR”钢材料;然后介绍了模具的结构布局和结构尺寸参数,并通过有限元模拟的方法,对模具的整体刚度和起吊工况的强度进行了模拟计算。计算结果表明模具的整体刚度较好,能够满足设计要求。从模具整体刚度和模具重量两方面与框架式隔板模具对比,方钢管骨架的壁板成型模具具有更大的优势。     

装备工程技术服务特色分析

关于设计开发、加工制造等环节对产品质量和成本的影响,人们已经有了很深的认识,但对在产品使用阶段的工程技术服务过程如何保证产品质量和"6性"(可靠性、维修性、测试性、环境适应性、安全性和保障性)要求,尤其是对复杂装备的保障作用,还需要进一步加强认识.     

模具CAD/CAM新技术

为了适应产品多样化和频繁的型号更新的需要,人们渴望降低模具的制造成本、提高质量和精度、缩短生产周期,进而要求模具制造的自动化、系统化。CAD/CAM系统(计算机辅助设计/计算机辅助制造系统)能够一次完成从模具设计到产生加工数据的过程,正在迅速进入模具制造业,使模具制造趋向合理化。本文着眼于其中的新技术并介绍其发展动向。集中最近发表的研究报告,分形状模拟和加工技术、模具的测量技术、模具的研磨技术三个题目予以介绍。     

大型复合材料箱体成型模具设计

为了制造合格的大型复合材料箱体,本文制定了箱体成型模具的设计和制造方案.某复合材料箱体属于大型长轴类产品,其成型模具挠曲变形及脱模力大.模具主体采用通长轴、周向辐板、轴向筋板和蒙皮组合的结构形式.模具通过无缝钢管、模具骨架及蒙皮形成的三维网状结构有效保证模具刚度,通过带斜度工作平面及变圆角设计大大降低脱模力,通过在顶出...     

基于成型过程数值模拟软件的模具型面设计

模具型面几何设计中最重要和最困难的就是压料面和工艺补充面的设计问题,其主要工作是确定成型方向和工艺补充的设计,工艺补充的设计包含工艺补充面和压料面的设计.在模具设计过程中,板料毛坯初始形状的合理设计对成型过程和零件成型质量都有很大的影响.     

复合材料构件成型模具的参数化设计

文摘实现复合材料构件成型工装的快速设计对缩短生产准备时间、提高构件质量具有重要意义。本文分析了复合材料构件成型模具的结构和建模特点及要求,提取了结构各部分的设计参数;基于CATIA和CAA平台开发了复合材料构件成型模具设计系统,并应用于飞机复合材料构件的成型模具设计中,验证了本文方法的可行性。     

橡皮囊成形模具快速设计方法研究

作为飞机钣金件主要成形方法之一的橡皮囊液压成形,具有效率高、成形后零件表面质量好等优点.随着飞机制造业的发展,橡皮囊液压成形在飞机钣金件成形中所占的比重也越来越大.随着CAD技术的发展,基于数字化设计和数字化制造技术的支持,航空企业已广泛应用CAD/CAE等先进技术来实现橡皮囊成形模具的结构设计与优化[1],从模具三维造型设计到模具的数控生产,数字化技术提高了模具的设计与生产精度,缩短模具设计周期,提高企业生产效率,使我国航空企业步入高效生产、精益生产的时代.由于航空钣金件数量大、类型多、模具结构形式多变,橡皮囊液压成形模具在很大程度上仍然依赖设计人员的经验,模具的快速设计已成为模具设计中的瓶颈.     

提高模具寿命的途径

模具寿命是直接影响产品质量、加工效率和成本的重要因素之一，也是衡量模具制造水平的重要指标。本文以翔实的材料描述了提高模具寿命的重要途径，即：模具的合理设计、模具材料的合理选用、正确运用热处理技术、模具的精加工和模具的正确使用等。