飛機(jī)復(fù)合材料成型過渡模的研究與設(shè)計(jì)分析

馬賀

摘 要： 在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，有一個(gè)非常通用且利用率特別高的軟件，那就是CAD/CAM，而飛機(jī)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與研究也可以利用這個(gè)軟件，飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件過渡模研究中，如何確定過渡模工藝基準(zhǔn)，過渡模主要零件設(shè)計(jì)，復(fù)合材料成型過渡模CAD設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)者需要重點(diǎn)關(guān)注的。

關(guān)鍵詞： 過渡模工藝基準(zhǔn)；過渡模主要零件設(shè)計(jì)；復(fù)合材料成型過渡模CAD設(shè)計(jì)

1.過渡模工藝基準(zhǔn)

飛機(jī)復(fù)合材料的成型過渡模是復(fù)合材料制造和成型中最重要的設(shè)計(jì)和工裝，過渡模的設(shè)計(jì)影響著復(fù)合材料的精度和結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料一般的結(jié)構(gòu)如圖1.1。

過渡模的結(jié)構(gòu)包含模體、成型擋板、底座等，模體是過渡模的主體，它是通過復(fù)合材料的外形得來的；過渡模的擋板是輔助材料成型的零件，是用于成型模的制造，是對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)成型固定的作用，當(dāng)成型模在過渡模上成型之后，擋板可以拆掉；底座的作用是對(duì)整個(gè)過渡模進(jìn)行支撐，是用鋼管和鋼板焊接而成的。

飛機(jī)復(fù)合材料過渡模工藝基準(zhǔn)的作用是對(duì)底面和拉伸方向的參考，在飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件成型過渡模具的設(shè)計(jì)過程中，通過從構(gòu)件的模型來確定過渡模的基體尺寸和形式，首要步驟是先設(shè)定一個(gè)合格的工藝基準(zhǔn)平面，這個(gè)是設(shè)計(jì)過渡模的基礎(chǔ)，而基準(zhǔn)平面的選擇對(duì)工件最后材料利用率影響很大，如圖1.2，過渡模是用來翻制成型模的，成型模是在過渡模上由人工糊制鋪貼加工而成，因此，過渡模成型面的平穩(wěn)對(duì)成型模鋪貼的方便性和鋪貼緊密度也有直接影響。

在對(duì)過渡模工藝基準(zhǔn)的選擇時(shí)候，需要考慮一下幾點(diǎn)：

（1）確定的過渡模工藝基準(zhǔn)，在生產(chǎn)完成之后，模型能順利的脫模，同時(shí)在加工時(shí)候不能再增加成本；

（2）通過這個(gè)過渡模工藝基準(zhǔn)可以方便鋪貼成型模和安裝型板架；

（3）利用這個(gè)工藝基準(zhǔn)制造復(fù)合材料的時(shí)候，材料的利用率要高。

2.過渡模主要零件設(shè)計(jì)

過渡模零件的設(shè)計(jì)主要是利用參數(shù)化設(shè)計(jì)，這是CAD設(shè)計(jì)領(lǐng)域非常常見的設(shè)計(jì)，參數(shù)設(shè)計(jì)有以下3類：

（1）坐標(biāo)系參數(shù)，主要是零件位置和姿態(tài)的絕對(duì)坐標(biāo)系；

（2）幾何參數(shù)，這個(gè)是確定零件的形狀、數(shù)量等；

（3）輔助參數(shù)，主要是對(duì)零件生產(chǎn)過程中輔助的作用。

過渡模模體的設(shè)計(jì)，模體的成型一般是通過拉伸和切斷成型的，如圖 2.1（a）中的模體是通過輪廓向外拉伸而成的，形成切割的初模，（b）中就是對(duì)模體進(jìn)行切割，（c）表示的是最終過渡模的結(jié)構(gòu)。

擋板的設(shè)計(jì)是通過模體的設(shè)計(jì)而來，一般是將模體的外形就行實(shí)體特征，最終拆分出4個(gè)獨(dú)立的是特征，需要注意的是擋板的底面與模體底面在同一面上，且擋板的平面能與模體的側(cè)面完全貼合。

3. 復(fù)合材料成型過渡模CAD設(shè)計(jì)

現(xiàn)代制造中利用CAD對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常普遍的，復(fù)合材料成型過渡模CAD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了材料的快速加工，使得整個(gè)工裝占有非常重要的地位，主要的功能要求如下：

在對(duì)過渡模進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，只需要制定復(fù)合材料的內(nèi)外表面，就可以設(shè)計(jì)出模體和模具的模型，輸入主要的工藝參數(shù)就可以創(chuàng)建擋板和底座的模型。

性能上要滿足模型的精度、時(shí)間特性（響應(yīng)時(shí)間、生產(chǎn)時(shí)間）、輸入和輸出、故障處理等方面的要求。

結(jié)論

在飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件過渡模設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)員為了能保證順利脫模，需要對(duì)過渡模的工藝進(jìn)行計(jì)算與基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，避免過渡模的干涉，在設(shè)計(jì)中通過特征的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)過渡模每個(gè)關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算，最后通過CAD/CAM軟件，設(shè)計(jì)出飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件成型過渡模。

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