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复合资料构件成型模具设想体例

削减字体  削减字体 宣布日期:2013-06-20  来历:南京航空航天大学机电学院  作者:李桂东 周来水  阅读次数:570
焦点提醒:树脂基纤维加强复合资料构件成型模具按照其资料可分为金属模和复合资料模, 金属模操纵数控加工体例建造, 复合资料模操纵过渡模铺帖成型, 因其出格的布局和工艺性, 其设想进程和体例有别于通俗的机器整机成型模具。本文阐发了复合资料构件模具布局及现有设想存在的题目, 接纳数字化设想的体例和流程, 处置了成型曲面的可加工性检测、成型曲面的全体偏置和模具支架的参数化设想等关头手艺, 开辟了响应的设想体系。
  复合资料是一种具备高强度、高刚性和具备杰出的抗委靡性、抗侵蚀性等一系列长处的新型资料, 已普遍操纵于航空航天企业。在国际飞机建造业中, 复合资料构件的设想建造大多仍相沿传统的摹拟量尺寸通报体系。跟着计较机手艺的成长,数字化设想手艺在飞机建造范畴备受存眷, 国际航空企业固然对操纵数字化手艺实现“无纸化”出产停止了响应的试探和理论 , 但与外洋比拟还存在必然的差别, 美国波音公司在波音777 型飞机型号研制中接纳数字化手艺, 使研制周期延长50%, 犯错返工率削减75%, 本钱下降25%, 已成为数字化设想建造手艺在飞机研制中操纵的标记和里程碑。

  模具是复合资料构件建造用的首要工艺装备,用以肯定制件外形、布局干系、节制外缘和取得杰出的外表品德, 在模具上实现复合资料聚合固化,偶然还在成形模上停止预浸料的铺叠, 复合资料模具的设想建造对复合资料构件的产物品德影响较大, 请求模具的设想公道 。国际外学者对通俗的机器整机成型模具CAD/ CAM 手艺停止了深切的研讨 , 而未见对复合资料构件成型模具的CAD/CAM 手艺的研讨。复合资料构件成型模具按照其资料可分为金属模和复合资料模, 因其出格的布局及工艺, 本文连系企业的现实须要, 以典范的复合资料构件成型模具布局为研讨工具, 研讨了现有模具设想进程中存在的题目, 提出了改良的设想体例, 将复合资料构件成型模具设想分为3 个阶段停止: 成型曲面的检测, 模具体的设想, 模具支架的参数化设想, 并开辟了响应的设想体系。

1 典范复合资料构件模具布局阐发

  复合资料构件成型模具的布局跟着工艺体例的变更而变更, 比拟有代表性的是真空袋( 热压灌成形体例的模具) , 如图1 所示为薄板框架式模具的布局表现图, 包罗用于铺帖复合资料成型模具的过渡模, 其布局设想包罗的根基内容有以下几个方面: 模具型面要具备较高的精度, 这是复合资料构件成型的根基按照; 若是模具体是金属模, 其型面需接纳数控加工, 在设想进程中应知足加工的具体请求, 若是是用复合资料( 凡是操纵纤维加强树脂)来做模具体, 在国际多数接纳野生铺帖成型的体例
停止建造, 型板架多数是金属管材或角材构成的框架, 其经由进程数控加工的体例建造的, 在设想进程中要斟酌到铺帖成型的模具体要在许可的偏差规模内, 能力保障成型模具体与型板架胜利拆卸, 保障模具体的精度。另外, 型架板布局首要斟酌保障在加温时模具体不易变形, 并且使得氛围流在模具体高低外表肆意活动。
成型模具布局表现图

 
2 现有设想存在的题目

  在以数字量通报的设想中, 复合资料构件模具的设想原始按照是飞机构件的外形曲面, 模具的设想进程受下游数据的影响较大。现有的设想中, 设想者不对下游曲面数据停止客观的评估, 常常只要在建造的进程中能力发明产物数据的缺乏, 呈现加工迭代的景象, 形成资本华侈。本文连系并行工程及可建造性的设想思惟, 在设想阶段能按照现有的资本前提等, 对接收的产物曲面数据停止综合评估, 帮助设想者公道地作出判定, 对产物数据的缺乏实时地停止点窜, 知足请求。

  复合资料构件模具体设想的首要任务是对成型曲面的偏置, 成型曲面是大批的曲面片拼接而成的, 其特色很是庞杂, 在对复合资料构件模具体设想进程中, 对成型曲面停止偏置时, 存在部分因曲率过大而没法全体偏置的题目, 使得设想职员不得不将原始曲面停止拆分, 而别离对曲面片停止零丁偏置, 而后将所得的偏置曲面按请求停止拼接。如许不只转变了原始的设想数据, 使得设想成果有较大的偏差, 常常须要设想员停止有数次的频频测验考试, 能力获得公道的解, 并且对曲面的处置, 自身便是很庞杂的进程, 依托野生的手腕, 品德得不到保障, 并且下降了设想效力。本文在知足偏差的前提下, 提出了基于偏差束缚的庞杂曲面全体偏置体例。

  型架板布局的设想进程中, 设想者对每个布局的设想都从草图停止, 设想步骤啰嗦, 设想效力低下, 依靠设想职员所把握的常识和经历, 差别背景的设想职员所设想的产物模子差别很大, 不能知足产物规范性的请求。经由进程对大批复合资料构件模具的总结, 发明其型架板布局迥然差别, 本文操纵参数化设想手腕对其停止规范化, 成立其参数化设想模子, 设想者只要对给定的几组参数停止赋值,便能够天生知足前提的型架板布局, 削减设想者的大批而啰嗦的反复画图任务, 进步设想效力。

3 成型曲面的检测体例

  复合资料构件因其出格的布局, 其成型外表是经由进程大批的曲面片拼接而成的, 外表品德较差, 因此停止模具设想, 出格因此数控加工体例加工的产物时, 必须要对成型面停止可加工性检测, 判定成型面在企业现有的加工资本前提下可否高效加工出及格的产物。本文斟酌影响成型面可建造性的身分包罗: 加工难度、加工装备、刀具、装夹体例等, 并将这些身分映照为成型面的多少特色属性, 使设想者在设想进程中能按照多少特色公道判定其可加工性。作者在文献[ 6] 中具体阐述了成型曲面的检测体例, 本文简述以下。

  3. 1 成型曲面多少特色属性的提取

  影响模具可加工性的属性可分为产物属性层、过渡属性层和用户属性层。产物属性层指影响其可加工性的全体属性, 用A 表现。过渡属性层指由产物属性向用户属性过渡的中心属性调集, 其可分为成型曲面的多少外形属性G, 现有的建造资本属性S 和模具多少属性P。按照成型曲面特色对加工工艺性的影响的差别, 将成型曲面的多少外形属性可进一步分为部分特色属性Q( 如曲面上某点的曲率、曲面的高低性等) , 和全体特色属性Z ( 如曲面是不是为单值曲面等) 。建造资本属性可进一步分为加工装备属性E , 刀具属性C, 装夹属性F 等。模具的多少属性首要是指模具多少特色对成型曲面的加工工艺性发生影响的属性, 如在数控加工, 是不是以模具上的某特色作为加工成型曲面的定位基准, 将会影响成型曲面的加工工艺性。本文首要斟酌在设想模具时, 将加工成型曲面的装夹定位的基准设想为模具的部分特色, 行将设想基准和定位基准界说为统一基准, 简化模具的设想步骤和装夹的工艺, 称为模具的基准属性B。它们之间的条理映照干系为A = {G , S , P } = {Q, Z, E, C, F, B} , 各属性的条理化树状布局如图2 所示, 用户终究只要存眷用户属性层的属性, 简化后续的设想与计较。
产物属性条理化树状布局图
 
 
 
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