服务热线:
13336369168
联系方式

电话:0536-5838008
手机:13336369168
传真:0536-5838005
地址:山东省诸城市兴华东路与工业大道交叉路口北

新闻动态首页 > 新闻动态> 内容
复合材料热压罐设计研究
编辑:诸城市安泰机械有限公司   时间:2017-05-10

满足制件结构及工艺要求在设计复合材料成型模具前,要对制件的设计输入进行充分分析,以产生模具结构的初步概念。

(1)复合材料热压罐分析制件的工程结构。通常有壁板、梁、肋、长桁、接头、以及整体盒段等结构形式。根据制件结构形式,可对模具有个大致概念,壁板常为大型框架结构;梁一般较长,常有阴模、阳模形式(图1、图2);长桁一般为细长结构;整体盒段一般需上下合模。

(2)分析制件的工程界面。是否有气动面、装配面、胶接面等,一般情况下可确定这些面为贴膜面;但如果这些面结构较复杂时,设计可考虑在工程界面侧添加补偿层,此时贴膜面可设计在工程界面的背面。

(3)分析制件的质量要求。制件的外形轮廓尺寸精度直接影响到模具的质量要求及成本,可通过设计合理的模具结构、定位方法及加工方法来达到精度要求。

(4)复合材料热压罐分析制件的成型工艺方法,是共固化、共胶接还是二次交接(图3)。共固化中,所有层为湿铺层一次进罐,需要较多模具组合到一起同时使用,通常整套模 具较复杂;共胶接为干湿件进罐固化,需要一部分零件的成型模具,及已固化零件与湿铺层二次进罐固化的模具;二次胶接时所有零件已固化,通过胶膜把他们固化 到一起,需要所有零件的成型模以及二次胶接的定位模具。

模具材料的选择

用作复合材料成型模具的材料主要有普通钢、INVAR钢、复合材料(双马和环氧树脂)、铝等。通常根据材料的性能(主要是高温下的热膨胀系数)、成本、周期及使用次数来选择,见表1。

对于机身、翼面、舵面等大尺寸、大曲率的模具,通常选择INVAR钢,对于一些配合要求高的梁、肋、长桁等也常选择INVAR钢;对于铺丝需要回转的工 装,考虑到重量因素,复合材料模具是一个不错的选择;对于形状不是太复杂、曲率很小或是等截面的制件结构,通常选择普通钢或铝以降低成本,但膨胀和变形因 素需要在设计时得到补偿。

复合材料热压罐模具热膨胀的补偿

当模具与预浸料进热压罐固化时,随着温度的升高,模具会膨胀而使尺寸增大,达到保温状态时最大,此时预浸料反应固化,与模具尺寸一致。在固化完成后降温的 过程中,模具和固化好的制件都会收缩,但如果模具材料与复合材料制件的热膨胀系数不一致,收缩量也就不一致,从而导致制件尺寸和模具尺寸有偏差。根据表1 中材料的热膨胀系数,INVAR钢和复合材料模具受热膨胀对制件的影响很小,可忽略不计;但普通钢和铝则有影响,特别是当尺寸大时,必须要考虑膨胀量,否 则产品尺寸会随模具的膨胀而偏大。

模具热膨胀可采取一定的补偿方法,按经验公式及试验验证,以制件质心为中心,把整个制件按如下纠正系数缩小,在模具设计时按照缩小后的制件作为工程输入。

F=1/[(T-P)×△T+1],式中,F为热膨胀纠正系数;T为模具的热膨胀系数;P为复合材料制件的热膨胀系数;△T为固化温度和室温的差值。

另一方面,模具热膨胀还将影响到制件的变形及脱模等问题。在设计模具时要把这些因素考虑进去。如收缩变形是否能通过模具结构的对称性来抵消,或后处理来消 除;凸模的收缩可能会有助于脱模,特别是对于有微小闭角的零件,凹模的收缩将增加脱模的难度。通过考虑这些因素,结合复材制件的产品要求,来选择合适的模 具材料及模具的结构形式。同时,也可以通过数字模拟,结合试验件的验证来优化模具设计。


返回

上一条: 无

下一条: 电硫化罐部件的设计