復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中的問題及對(duì)策探討

周連梅，孔 琳

（南陽技師學(xué)院，河南 南陽 473000）

復(fù)合材料多筋角盒模壓成型技術(shù)在航空航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為模具設(shè)計(jì)技術(shù)中的重要一環(huán)，其設(shè)計(jì)和制造直接影響著成型件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。然而，復(fù)合材料的特殊性質(zhì)和多筋角盒的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使得其成型難度大、模具壽命短等問題不斷困擾著生產(chǎn)廠家和研究人員。本文旨在深入探討復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中的問題及對(duì)策，為相關(guān)領(lǐng)域的研究者提供一些實(shí)用的指導(dǎo)和建議，以推動(dòng)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

1 復(fù)合材料模壓成型模具構(gòu)成

1.1 模板

模板是復(fù)合材料模壓成型的重要組成部分之一。它是一種用于制造復(fù)合材料的工具，通常由金屬或塑料制成。模板的主要作用是為復(fù)合材料提供形狀和尺寸，確保成品具有一致的幾何形狀和尺寸。在復(fù)合材料的制造過程中，模板的設(shè)計(jì)和制造至關(guān)重要。模板的設(shè)計(jì)需要考慮多個(gè)因素，包括復(fù)合材料的材料特性、成型工藝和所需的成品形狀。在設(shè)計(jì)模板時(shí)，需要考慮到復(fù)合材料的收縮率、彎曲和扭轉(zhuǎn)等變形特性，以確保成品符合要求。同時(shí)，模板的制造精度和表面質(zhì)量也是影響成品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。模板的制造通常采用數(shù)控加工技術(shù)和電火花加工技術(shù)等現(xiàn)代制造技術(shù)[1]。這些技術(shù)可以保證模板的高精度和表面質(zhì)量，使得成品具有更高的精度和更好的表面質(zhì)量。

1.2 壓力傳感器

壓力傳感器是一種測(cè)量壓力的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域中。在復(fù)合材料模壓成型中，壓力傳感器扮演著重要的角色。它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模具中的壓力變化，幫助工程師進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到更好的成型效果。壓力傳感器可以分為多種類型，如壓阻式、電容式、壓電式等。其中，壓阻式壓力傳感器是最為常用的一種。它通過改變電阻值來反映被測(cè)壓力大小，具有響應(yīng)速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)。此外，壓力傳感器的靈敏度也非常重要，它決定了傳感器能夠檢測(cè)到的最小壓力值。在復(fù)合材料模壓成型中，通常需要使用高靈敏度的壓力傳感器，以確保成型質(zhì)量。除了靈敏度，壓力傳感器的線性度也是一個(gè)重要的指標(biāo)。線性度越高，傳感器輸出的信號(hào)與被測(cè)壓力的真實(shí)值之間的誤差越小。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)進(jìn)行定標(biāo)和校準(zhǔn)，以確保傳感器的線性度和精度達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

1.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)在復(fù)合材料模壓成型模具構(gòu)成中起著至關(guān)重要的作用。它能夠控制模具的溫度、壓力和時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)，確保復(fù)合材料在模具中均勻地流動(dòng)和固化。同時(shí)，控制系統(tǒng)還可以通過對(duì)模具的開合、升降等動(dòng)作進(jìn)行精確控制，使得成型過程更加穩(wěn)定、高效。在實(shí)際應(yīng)用中，控制系統(tǒng)的性能對(duì)復(fù)合材料的成型質(zhì)量有著直接的影響。因此，為了保證成型質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，控制系統(tǒng)需要具備高精度、高可靠性和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。同時(shí)，還需要考慮控制系統(tǒng)的靈活性和可調(diào)性，以適應(yīng)不同材料和工藝的要求。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，需要充分考慮到復(fù)合材料的物理特性和成型過程中的各種因素，以及模具的結(jié)構(gòu)和性能等方面的因素[2]。

2 復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)方法

2.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

復(fù)合材料多筋角盒模壓成型技術(shù)是一種新型的制造技術(shù)，其廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、輕工等領(lǐng)域。模具是復(fù)合材料多筋角盒模壓成型技術(shù)的核心部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于成型質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響。因此，本文著重研究復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方法，以期為該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下基本要求：首先，應(yīng)具有良好的剛度和強(qiáng)度，以保證模具的穩(wěn)定性和耐用性。其次，應(yīng)具有合理的工藝布局和結(jié)構(gòu)形式，以滿足復(fù)合材料多筋角盒模壓成型的工藝要求。

2.2 模板設(shè)計(jì)

在復(fù)合材料多筋角盒模壓成型過程中，模具設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的一環(huán)。模具的設(shè)計(jì)直接影響到成型件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，如何設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的模具是本文所探討的主要內(nèi)容之一。首先，在模板設(shè)計(jì)中，需要充分考慮到多筋角盒成型時(shí)的受力情況，以及模具的耐用性和穩(wěn)定性。模板的結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理，尺寸精準(zhǔn)，表面光滑，這樣可以保證成型件的尺寸精度和表面質(zhì)量。其次，對(duì)于復(fù)合材料多筋角盒模壓成型的模具來說，材料的選擇也是至關(guān)重要的。模具的材料應(yīng)該具備較高的硬度和強(qiáng)度，能夠承受高溫高壓下的剪切力和沖擊力，同時(shí)還要具備一定的耐磨性和耐腐蝕性。最后，在模板設(shè)計(jì)中，還需要考慮到成型件的定位和固定方式。這不僅影響成型件的準(zhǔn)確度，還影響到生產(chǎn)效率和安全性。因此，在模板設(shè)計(jì)中，需要充分考慮到這些因素，確保成型件的定位和固定方式是合理的和安全的[3]。

2.3 材料選擇

材料選擇是復(fù)合材料多筋角盒模壓成型過程中至關(guān)重要的一環(huán)。在選擇合適的材料時(shí)，需要考慮材料的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及其在成型過程中的表現(xiàn)。首先，我們需要選擇合適的基材料，通常會(huì)選擇一些具有高強(qiáng)度、高剛度和低密度的材料，如碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）和玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（GFRP）。其次，我們需要選擇合適的增強(qiáng)材料，這些材料可以提高基材的強(qiáng)度和剛度，如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等。最后，我們還需要選擇合適的填充材料，以填充模具中的空隙，提高成型件的密度和強(qiáng)度。在進(jìn)行材料選擇時(shí)，還需要考慮材料的成本和可用性。通常情況下，成型件的性能和成本是需要進(jìn)行平衡的。因此，我們需要綜合考慮各種因素，選擇最適合的材料組合。在實(shí)際應(yīng)用中，材料的選擇也需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整。例如，在一些需要高強(qiáng)度和高剛度的應(yīng)用中，我們會(huì)選擇CFRP 作為基材料，而在一些需要高韌性和抗沖擊性的應(yīng)用中，則會(huì)選擇GFRP 作為基材料。

3 復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中的問題及對(duì)策

3.1 問題分析

3.1.1 模具結(jié)構(gòu)不合理

在復(fù)合材料多筋角盒模壓成型過程中，模具結(jié)構(gòu)不合理是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的問題。這種情況通常是由于模具設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中沒有考慮到各種因素，例如材料的流動(dòng)性、模具的強(qiáng)度和穩(wěn)定性等。首先，模具結(jié)構(gòu)的不合理可能會(huì)導(dǎo)致成型過程中出現(xiàn)材料流動(dòng)不暢的情況。如果模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，那么在注塑過程中，材料可能會(huì)在模具的某些區(qū)域停留過久，從而導(dǎo)致不均勻的成型效果。這種情況可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，從而影響整個(gè)生產(chǎn)過程的效率。其次，模具結(jié)構(gòu)不合理還可能會(huì)導(dǎo)致模具的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不足。如果模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，那么在成型過程中，模具可能會(huì)承受不必要的壓力，從而導(dǎo)致模具的磨損和損壞。這種情況可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加，從而影響整個(gè)生產(chǎn)過程的效益[4]。

3.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)

在復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇是至關(guān)重要的一環(huán)。然而，存在許多問題導(dǎo)致設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，從而影響模具的成型效果和質(zhì)量。首先，由于缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，一些設(shè)計(jì)者在選擇參數(shù)時(shí)可能會(huì)過于追求理論上的最優(yōu)解，忽略了實(shí)際生產(chǎn)中的實(shí)際情況。這種做法往往會(huì)導(dǎo)致模具成型效果不佳，甚至無法使用。其次，一些設(shè)計(jì)者可能會(huì)過于依賴計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，而忽略了對(duì)實(shí)際生產(chǎn)情況的實(shí)地考察。這種做法容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不合理，影響模具成型效果。最后，一些設(shè)計(jì)者可能會(huì)在參數(shù)選擇時(shí)過于急功近利，忽略了對(duì)材料性能和成型工藝的充分了解。這種做法容易導(dǎo)致模具成型效果差，甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3.1.3 材料與工藝不匹配

材料與工藝不匹配是復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中常見的問題之一。在模具設(shè)計(jì)過程中，選擇合適的材料和工藝是十分重要的，不同的材料和工藝會(huì)對(duì)成型效果和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。首先，材料的選擇需要考慮到其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如強(qiáng)度、硬度、耐熱性、耐腐蝕性等。如果材料的性質(zhì)與成型工藝不匹配，會(huì)導(dǎo)致成型過程中的缺陷和質(zhì)量問題。例如，材料強(qiáng)度不足，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品開裂或變形；材料硬度過高，可能會(huì)導(dǎo)致模具損壞或產(chǎn)生劃痕。其次，工藝的選擇需要考慮到成型過程的復(fù)雜性和工藝要求。不同的工藝需要不同的溫度、壓力和時(shí)間等條件，如果工藝選擇不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致成型效果不佳或產(chǎn)生缺陷。例如，成型溫度過高，可能會(huì)導(dǎo)致材料熔化或燒焦；成型壓力不足，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品密度不足或產(chǎn)生氣泡。最后，材料和工藝的匹配需要在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行不斷調(diào)整和改進(jìn)。通過實(shí)驗(yàn)和分析，不斷優(yōu)化材料和工藝的選擇，才能實(shí)現(xiàn)最佳的成型效果和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中，材料與工藝的匹配是不可忽視的關(guān)鍵問題。

3.2 解決對(duì)策

3.2.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在模具設(shè)計(jì)中，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地提高模具的使用壽命和生產(chǎn)效率。首先，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮模具的整體結(jié)構(gòu)。在模具設(shè)計(jì)中，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)模具的使用壽命和生產(chǎn)效率具有重要的影響。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到模具的整體結(jié)構(gòu)，合理分配模具的各個(gè)部分的厚度和強(qiáng)度，以確保模具在生產(chǎn)過程中具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。其次，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮到模具的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中，需要考慮到模具的各個(gè)部分之間的銜接和配合，以及模具的加工工藝和生產(chǎn)過程中的使用情況。只有在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中充分考慮到這些因素，才能夠設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的模具。最后，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮到模具的材料選擇。材料的選擇對(duì)模具的使用壽命和生產(chǎn)效率具有非常重要的影響。在模具設(shè)計(jì)中，需要選擇具有高強(qiáng)度、高硬度和良好耐磨性的材料，以確保模具具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠在生產(chǎn)過程中長(zhǎng)時(shí)間使用。同時(shí)，還需要考慮到材料的可加工性和成本等因素。

3.2.2 采用新型復(fù)合模壓制方式和新配方

在復(fù)合材料多筋角盒模壓成型過程中，傳統(tǒng)的模壓方式已經(jīng)不能滿足要求。為了解決這一問題，我們采用了新型復(fù)合模壓制方式。這種方式采用了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，可以更加精確地控制成型過程中的溫度和壓力，從而得到更加高質(zhì)量的成品。除了新型復(fù)合模壓制方式，我們還采用了新配方。這種新配方采用了更加先進(jìn)的材料和工藝，可以提高材料的強(qiáng)度和耐用性。同時(shí)，這種新配方還可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這種新配方可以使成品的質(zhì)量得到顯著提升。新型復(fù)合模壓制方式和新配方的應(yīng)用，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，還可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.3 合理確定多筋材厚度及配合比

在復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中，合理確定多筋材厚度及配合比是非常關(guān)鍵的一環(huán)。多筋材料的厚度和配合比直接影響模具成型效果和產(chǎn)品性能，因此需要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算和分析。具體來說，多筋材料的厚度應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求和成型工藝來確定，配合比則需要考慮到多種因素，包括材料特性、成型溫度、模具設(shè)計(jì)等。在進(jìn)行多筋材料厚度和配合比的計(jì)算時(shí)，需要綜合考慮多種因素。首先，需要考慮到多筋材料的強(qiáng)度和剛度，以確保產(chǎn)品的機(jī)械性能。其次，需要考慮到成型溫度和壓力，以確保成型過程中多筋材料的流動(dòng)性和成型效果。最后，需要考慮到模具設(shè)計(jì)，以確保多筋材料能夠充分填充模具，并且能夠保持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[5]。

4 結(jié)論

綜上所述，本文探討了復(fù)合材料多筋角盒模壓成型模具設(shè)計(jì)技術(shù)中存在的問題及對(duì)策。經(jīng)過分析和研究，發(fā)現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)過程中，需要考慮材料的性質(zhì)、模具的結(jié)構(gòu)和制造工藝等因素。同時(shí)，采用適當(dāng)?shù)牟牧虾凸に嚧胧梢杂行У靥岣吣＞叩馁|(zhì)量和成型效率。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該注重模具設(shè)計(jì)和制造過程中的細(xì)節(jié)問題，不斷優(yōu)化技術(shù)和工藝，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。