纤维缠绕/铺放一体机在大型构件上的应用

纤维缠绕和纤维铺放是复合材料构件的重要成型工艺方法,将两者结合应用于外形复杂的大型构件可以大大提高生产效率和产品质量。简要介绍了纤维缠绕/铺放一体机的总体机构,并对关键机构铺放头进行了描述。     

复合材料布铺放缠绕机设计与控制技术研究

复合材料布铺放缠绕机是实现某型火箭筒布铺放与布带交叉复合缠绕的关键工艺装备,是集机械、电子、气动、控制、软件和数控等技术于一体的多学科交叉综合应用的复杂设备[1]。本文针对某复合材料绝热层缠绕制品成型工艺的结构特点,详细地介绍了复合材料布铺放缠绕机的结构、组成及实现方式,并对成型工艺及物理参数控制进行了深入研究。该设备的开发,极大地提高了某型火箭筒复合材料缠绕制品质量,解决了该型复合材料零部件成型过程中的关键性制造技术难题。     

基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手设计

热塑性复合材料热压成型输送设备以气动机械手为主体,集板材输送、预热、热压成型等工序为一体,其机械动作复杂且有极强的内在逻辑关系。针对热压成型工艺特点,设计了基于可编程控制器PLC与触摸屏控制的热塑性复合材料热压成型用搬运机械手,保证了机械动作满足工艺要求,提高了生产效率和系统稳定性,实现了热塑性复合材料部件的连续自动化制备。     

纤维铺放头机构的研究

纤维增强复合材料(FRP)铺放成型技术是在手工迭层铺放和纤维缠绕工艺的基础上发展起来的一种机械化、自动化成型工艺.在纤维铺放成型技术中,主要采用铺放头机构来实现铺放功能.该机构包括送料装置、加热装置、加压装置、剪切装置等.     

复合材料构件计算机辅助成型工艺设计的研究

介绍了复合材料构件知识库中的计算机辅助成型工艺系统。针对复合材料成型工艺参数种类多、难以管理、设计经验不能共享等问题,用基于特征推理的工艺方法应用于复合材料成型工艺的相似实例检索,同时提出了基于产生式规则的推理方法进行复合材料构件成型工艺的决策,给出了系统的总体设计结构,包括材料管理库、成型工艺实例库、模具参数管理库、成型工艺参数管理库和辅助成型工艺选择库。采用面向对象和组件技术实现了该设计方案。     

基于多丝束预浸铺放机构的恒张力控制技术研究

针对铺放过程的恒张力控制问题,介绍了一种多丝束预浸铺放设备的结构、组成及实现方法;选用宽度为3.2 mm的数根碳纤维丝束为原料,丝束带浸渍树脂胶液后在铺放头和芯模的协调下,从芯模的一端铺放到芯模的另一端;将模糊自整定PID控制技术应用到系统中,提出了双闭环控制方法;采用PLC、旋转编码器、张力传感器、FR93等组成的控制系统,实现了纤维丝束的全自动恒张力铺放。研究结果表明,该方法不仅能达到速度和张力的工艺要求,而且解决了系统受大惯性和干扰的影响,即保持模糊控制的灵活性,又具有PID控制的特点,铺放过程平稳、无离缝、工作可靠、故障率低。     

复合材料发动机衬管热压罐成型工艺研究

为了提高固体火箭发动机衬管耐高温、耐冲刷的能力,解决发动机壳体烧蚀问题,对其复合材料衬管进行了热压罐成型工艺研究。优化其预浸料制备、缠绕预成型和热压罐固化成型等工艺过程及工艺参数,并对生产的衬管进行材料物理性能和力学性能检测,对装配发动机进行发动机使用性能的考核试验。试验结果表明,按热压罐成型工艺生产的复合材料衬管完全能够满足其材料性能要求和发动机的使用性能及质量要求,圆满解决了发动机耐烧蚀的关键技术问题。     

Mastercam_X6在异形构件纤维铺放中的应用

基于Mastercam_X6,利用其数控多轴加工技术,将切削加工转化为复合材料成型铺放技术,通过将刀具的运动轨迹转化为铺丝头纤维铺放轨迹,进行异形截面零件的纤维铺放成型,实现数控自动铺放过程。试验以飞机襟翼的纤维铺放为例,针对异形截面,特别是含有凹曲面的制件,进行了铺丝头轨迹规划及创建、加工方式的对比选择、仿真加工、后置处理和NC程序输出,实现了数控多轴加工技术在异形截面纤维铺放上的成功应用,并对如何运用Mastercam软件实现复杂曲面的多轴纤维铺放作了对比探讨。     

七、非热压罐成型技术在航空航天大型复合材料结构件中的应用取得重大突破

固化工艺作为树脂基复合材料构件最终成形必要的工序之一,对树脂基复合材料最终性能和其制造成本起着至关重要的作用。近几年,为克服热压罐固化工艺在成型复合材料构件时存在的能耗高、成形时间长、固化过程难以控制等工艺问题,以及复合材料构件大小受热压罐容积限制,且热压罐设备成本很高等设备问题,国外积极研发成本低廉、周期时间短的非热压罐固化成型工艺及装备技术。2014年,非热压罐固化成型技术在航空航天大型复合材料构件中的应用取得重大突破：非热压罐成型的直径5.5m运载火箭复合材料液氢贮箱成功通过性能测试;非热压罐成型技术首次用于飞机机身、机翼等主承力构件的批生产;开发出新型的自动铺带+非热压罐固化复合的工艺装备。     

航空用预浸纤维带铺放装备设计

论述了航空用预浸纤维带铺放机构的工作原理及设计方法.采用集成化设计概念,将铺放杌的放料、除膜、张力控制、施压、剪切等必要装置集中组成铺放头机构;提出了铺层规划理念,通过840D控制铺放头按规划的轨迹运动以实现铺层;采用位置环、速度环、电流环等控制,完成对伺服电机的位置、速度、电流的调节作用,实现了铺放头的精确定位.     

三维织物复合材料天线罩的应用研究

三维织物复合材料是一种新型的结构功能一体化材料,具有优异的力学和电磁波穿透性能。文中介绍了透波用三维中空织物的成型工艺,并采用环氧树脂体系通过真空导流的成型方法制备了某型号舰载雷达天线罩。研究并对比了三维织物复合材料和传统夹芯结构材料的力学性能,给出了三维织物复合材料的理论介电常数的计算方法。理论介电常数与实验实测值的对比结果表明,三维织物复合材料可用于天线罩。     

真空导入树脂模塑工艺对EKB1100/430LV复合材料纤维含量及力学性能的影响

通过真空导入树脂模塑工艺制备了EKB1100/430LV复合材料,研究了不同工艺参数对复合材料中玻璃纤维含量及力学性能的影响。结果表明:纤维含量随真空度的增大而增加,靠近树脂注入口区域的纤维含量较低,而真空抽口附近的纤维含量最高;复合材料的拉伸强度和压缩强度也随真空度的增大而增大;充模前对预成型体实施压缩可提高纤维含量;充模过程中溢流一定的树脂可提高弯曲强度和层间剪切强度。     

变角度自动铺丝制造缺陷特性及影响因素的研究进展

自动铺丝作为一种先进的复合材料自动化成型技术被广泛应用于航空航天等领域,其中采用变角度自动铺丝能够提升航空航天结构件的设计空间,对于提高构件整体力学性能具有重要的意义。但目前该技术的加工工艺并不成熟且在成型过程中不可避免产生制造缺陷,对构件的力学性能带来不利的影响。针对变角度自动铺丝成型过程中的制造缺陷特性及其主要影响因素进行综述,介绍了自动铺丝的工作原理及变角度铺丝的优势,分析了褶皱、间隙和重叠缺陷的形成机制及其对变刚度层合板力学性能的影响,深入探讨了变角度铺丝制造缺陷的影响因素类型及作用机理,并论述了制造缺陷的抑制方法,最后总结了现阶段变角度自动铺丝技术存在的不足,并对该技术的未来研究趋势进行了展望。     

格构增强型复合材料板材设计与试验研究

复合材料板材有质量轻和结构强的特点,可用于活动房、方舱和厢式车辆,替代传统的铝合金面层及金属骨架的板材。本文设计了一种格构增强型复合材料夹层结构板材,芯材为硬质聚氨酯泡沫,面层为玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料,采用整体模压共固化成型工艺。该板材经过拉伸强度、拉伸模量、拉伸延伸率、线膨胀系数、氧指数及其在规定的高、低温条件下的相关力学性能试验表明,保温隔热性能、力学性能和构造要求满足相关应用要求。     

A study on flexural properties of carbon-basalt/epoxy hybrid composites

The objective of this research is to investigate the performances of the carbon-basalt/epoxy hybrid composites under flexural loading. In this work, the hybrid composites were manufactured by the vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) process. The variations of flexural strength and modulus of the hybrid composite according to the number of basalt fabric were investigated, and we obtained the expression to calculate their mechanical properties. In the study of flexural properties for the hybrid composites with different stacking sequence of the reinforcements, we knew that their properties strongly depend on the reinforcing position of carbon and basalt fabric.     

台达自动化产品在高速针管连续拉拔机上的整合应用

为了解决针管高速拉拔中张力控制的问题,将自动化控制技术应用到拉拔机中。详细说明了拉拔机的机械结构和原理,分析了检测和控制之间的关系,以及针管拉拔过程中的张力变化情况,提出了PID控制伺服系统实现张力快速调整的方法,在机器启动过程时,同时给定速度,在提速过程中,由PID自动修正张力偏差。机器上实际运行结果表明,该方法可以实现张力快速、平稳地控制,启动加速时间短,无需过多调试即可快速投入使用,运行时提速快,实现了高速拉拔的要求。     

汽车非金属件快速试制工艺

详细阐述了玻璃钢模具的产品成型工艺,该工艺是一种手工快速成型工艺,能将大型、复杂汽车非金属件的成型简单化,生产工艺简单、成型产品适用范围广泛,在汽车非金属件的快速试制上优势尤为突出。介绍了玻璃钢模具的产品吸塑成型、冷压成型、热压复合成型、发泡复合成型工艺及其应用于产品开发。     

Microcellular injection molding process for producing lightweight thermoplastic polyurethane with customizable properties

A three-stage molding process involving microcellular injection molding with core retraction and an “out-of-mold” expansion was developed to manufacture thermoplastic polyurethane into lightweight foams of varying local densities, microstructures, and mechanical properties in the same microcellular injection molded part. Two stages of cavity expansion through sequential core retractions and a third expansion in a separate mold at an elevated temperature were carried out. The densities varied from 0.25 to 0.42 g/cm³ (77% to 62% weight reduction). The mechanical properties varied as well. Cyclic compressive strengths and hysteresis loss ratios, together with the microstructures, were characterized and reported.     

黄麻纤维增强聚丙烯复合材料性能的研究

采用机械共混制备黄麻纤维/聚丙烯复合材料颗粒,注射成型为测试试样,分析了抗冲改性剂与相容剂含量对材料力学性能的作用.结果表明:随着相容剂的增加,冲击、弯曲和拉伸特性呈现不同的变化.