復(fù)合材料模具設(shè)計(jì)制造工藝的探討

陳志霞 陸明富

航天海鷹(鎮(zhèn)江)特種材料有限公司 江蘇 鎮(zhèn)江212132

引言

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn),可選用其它比強(qiáng)度高的材料。但好的復(fù)合材料必須建立在好的復(fù)合模具之上。研究復(fù)合材料模具設(shè)計(jì)與制造工藝,對(duì)于復(fù)合材料的生產(chǎn)制造具有重要意義。伴隨著社會(huì)的快速發(fā)展,復(fù)合材料的制造技術(shù)也在不斷地發(fā)展,為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì),人們對(duì)模具的要求越來越高。

一、簡述復(fù)合材料成型模具

復(fù)合體在制造過程中表現(xiàn)出很大的靈活性,其成型方式有多種,例如:手工成型、噴涂成型等,這些方式都與復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和材料相適應(yīng)。各種結(jié)構(gòu)型式的復(fù)合材料模具,其纏繞成形模、金屬骨架型模,其尺寸精度、表面質(zhì)量及結(jié)構(gòu)支承強(qiáng)度等與復(fù)合材料生產(chǎn)的質(zhì)量有直接關(guān)系,應(yīng)引起重視。隨著社會(huì)的新發(fā)展,帶來了新技術(shù)的變革,復(fù)合材料模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。接著,我們將詳細(xì)分析復(fù)合材料模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù),以期為復(fù)合材料的生產(chǎn)提供幫助[1]。

二、復(fù)合材料成型模具的基本結(jié)構(gòu)和成型要求

它的底架主要由復(fù)合模,模架模具組成。內(nèi)托板、卡槽、散熱孔和底板,底架由環(huán)形方鋼、叉車口和加固方鋼組成。對(duì)復(fù)合材料成形模的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。用參數(shù)化模型設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:產(chǎn)品數(shù)值模型確定模具具體成形面;支承板與模體下表面充分結(jié)合;支承板內(nèi)外相互垂直,在兩支承板交界處卡槽;支承板根據(jù)復(fù)合材料模具進(jìn)行焊接生產(chǎn),不可避免地會(huì)出現(xiàn)殘余變形、殘余應(yīng)力等問題,因此,必須采取合理的工藝措施,選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)方案,以防止此類問題的發(fā)生,其中加工精度和表面質(zhì)量是關(guān)鍵,而工藝難度較大的工序,極易產(chǎn)生質(zhì)量問題,其原因多種多樣,因此,每一步操作都要小心。如果需要的話,可以用數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備來嚴(yán)格檢測(cè)這個(gè)環(huán)節(jié),防止問題的發(fā)生,提高產(chǎn)品質(zhì)量。在復(fù)合材料模具中,由于不同類型的復(fù)合材料零件在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生不同的熱膨脹系數(shù),所以選擇的材料一定要符合熱膨脹系數(shù)以防止后期出現(xiàn)問題。

三、復(fù)合材料成型模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造

1.數(shù)控加工技術(shù)。復(fù)合模的制造通常采用數(shù)控加工技術(shù),采用數(shù)控加工技術(shù),可制作各種材料和結(jié)構(gòu)的模具。數(shù)字控制可以有效地保證產(chǎn)品的生產(chǎn)精度和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),數(shù)控加工技術(shù)是隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步而不斷發(fā)展與進(jìn)步的。復(fù)合材料模具采用高速數(shù)控銑削技術(shù),能有效地提高生產(chǎn)效率,有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量,所以深入開發(fā)數(shù)字技術(shù)當(dāng)然是一件好事[2]。

2.模具材料的選擇。復(fù)合模材料有鋼、鋁、雙馬、環(huán)氧,一般說來,應(yīng)根據(jù)其性能、價(jià)格、使用時(shí)間、次數(shù)等綜合確定。適合彎度大,尺寸大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具。鋁產(chǎn)品加工性能好、成本低、重量輕、硬度低、機(jī)械性能差、使用次數(shù)少,適用于模具尺寸精度要求低的場合。該復(fù)合材料具有相同的熱膨脹冷縮系數(shù),溫度高時(shí)可重復(fù)使用,但成本高。用于大型模具,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有生產(chǎn)周期短,產(chǎn)品熱膨脹系數(shù)與材料相同,使用次數(shù)少等優(yōu)點(diǎn),用于中溫固化過程及制成品。

3.先進(jìn)表面處理技術(shù)。在模具生產(chǎn)中,表面處理是質(zhì)量控制的重要一環(huán),它關(guān)系到模具表面的組成和組織,是模具性能的直接指標(biāo),直接決定著模具的硬度、耐磨性和耐腐蝕性,因此必須引起高度重視。針對(duì)目前生產(chǎn)中的表面處理方法,目前主要有化學(xué)法、表面涂覆法和激光法。可以有效地解決模具表面存在的問題,使其標(biāo)準(zhǔn)化,并大大提高其使用壽命[3]。

4.解決模具加工生產(chǎn)所面臨的問題。復(fù)合材料模具在生產(chǎn)和加工過程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題,如在結(jié)構(gòu)焊接過程中,出現(xiàn)殘余變形,殘余應(yīng)力等,因此,必須采取合理的工藝措施,科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計(jì),以防止這些缺陷的發(fā)生,而加工精度和表面質(zhì)量是提高產(chǎn)品技術(shù)含量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和難點(diǎn)系數(shù)。這一環(huán)節(jié)容易產(chǎn)生質(zhì)量問題,原因很多。所以在這個(gè)環(huán)節(jié)上,我們每走一步都要小心。如果需要的話,可以用數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備來嚴(yán)格檢測(cè)這個(gè)環(huán)節(jié),防止問題的發(fā)生,提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此在材料選擇時(shí),應(yīng)盡量選用熱膨脹系數(shù)相近的材料,以有效避免熱脹冷縮系數(shù)不同所造成的質(zhì)量問題。

四、復(fù)合材料成型先進(jìn)模具的應(yīng)用

熱壓釜、真空袋、纏繞、軟膜膨脹、噴射成型、電子束固化等成型工藝是目前常用的成型工藝,不同成型工藝對(duì)模具材料及模具結(jié)構(gòu)的要求不同。現(xiàn)有先進(jìn)成型模具有噴塑金屬復(fù)合模具,復(fù)合樹脂模具,復(fù)合EP樹脂模具,復(fù)合干式層壓模具,整體石墨模具等,這種模具在復(fù)合材料零件制造中占有重要地位。隨著復(fù)合材料模具和易形變模具的不斷發(fā)展,模具在復(fù)合材料產(chǎn)品生產(chǎn)中的作用越來越大,越來越符合復(fù)合材料發(fā)展的要求。

五、結(jié)束語

由于復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣泛,人們必須對(duì)復(fù)合材料模板的設(shè)計(jì)和制造工藝進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善。由于模版的質(zhì)量直接決定復(fù)合材料的質(zhì)量,能明顯提高復(fù)合材料的生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,使其更加完善。因此,應(yīng)大力推廣數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù),普及化是未來復(fù)合材料設(shè)計(jì)制造技術(shù)和市場需求的發(fā)展方向,積極推動(dòng)復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造流程的應(yīng)用。每一個(gè)企業(yè)都以提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本為目標(biāo),以數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)作為技術(shù)的基礎(chǔ),使企業(yè)利益最大化。