复合材料帽型加筋壁板结构VARI工艺模拟与制造技术研究

采用PAM-RTM软件,对帽型加筋壁板结构进行了树脂流道仿真与设计。过程中,分别对注射口和溢料口在蒙皮、筋条等典型区域的分布位置和数量,树脂重力及注射溢料开关顺序对壁板树脂渗透效果及注射时间的影响进行了分析对比。仿真结果表明:采用蒙皮边缘两端注射帽顶溢料、从零件边缘向中央区域依次关闭溢料口的流道设计,零件出现缺陷的概率最小。以此仿真结果为参考,开展了帽型筋条壁板VARI工装设计与制造,最终通过零件成型及质量检测验证了仿真分析结果的有效性。     

一典型结构复合材料零件的VARTM注射方式优化及实验

利用RTM-Worx模拟软件对一典型结构复合材料零件使用6种常用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)注射方式进行充填模拟,通过对模拟结果进行分析对比,选择了其中最合适的线注射方案,并对该线注射方案进行注射流道长度及双线注射流道位置优化设计,得到了该类零件的最优化VARTM注射方式并进行了实验验证,实验与充填模拟结果吻合较好,得出了如下结论:增长注射流道长度虽然可以增加树脂进入的瞬时体积流量,减少充填时间,但流道过长可能造成流到边缘的树脂往构件中心方向回流,容易形成气泡、干斑缺陷,影响制件质量;当构件宽度较大时,可以选用多线注射,且当采用n线注射时,注射流道可顺着构件长方向布于其宽方向i/2n(i=1,3,5,…,2n-1)位置处。     

RTM多孔注射成型注射参数对树脂流动的影响规律研究

采用树脂传递模塑工艺成型结构件时,为了提高制造效率,往往采用多注射口的方式进行成型。多注射口成型过程中注射口和排气口的位置、注射压力等工艺参数的选择会影响树脂的流动,进而影响最终成型件的质量。当前大型结构件以及复杂结构件往往用到多注射口成型方式,需要获得多注射口工艺注射参数对树脂流动的影响。利用Fluent仿真软件进行了数值模拟,采用控制变量法,研究了多注射口的数量、相邻注射口之间的距离及注射压力对树脂流动的影响,得到了上述三个注射参数与熔接痕长度和充模时间之间的关系。研究结果表明:充模时间和注射口的数量、相邻注射口之间的距离以及注射压力均成反比;熔接痕长度与注射口数量、注射口之间的距离成正比,与注射压力无关。     

纤维复合材料的VARI工艺参数研究

以真空辅助成型(VARI)工艺为对象,建立了树脂浸润纤维增强材料过程的数学模型,研究了树脂黏度、纤维增强材料厚度及注射方式对树脂浸渍平面预制件的流动过程影响。研究表明,模拟仿真与实验验证结果基本吻合,注射方式和预制件材料的厚度对充模成型的影响较大,采用数值模拟法合理优化流道、注脂口和抽气口等工艺参数,可提高复合材料制品生产效率,降低生产成本,对指导实际生产具有重要意义。     

VARI液体成型复合材料机盖的数值模拟及工艺验证

针对复合材料机盖结构件进行了真空灌注(VARI)成型模拟,研究了不同注胶方案对注射时间的影响,以及导流网铺放和流道设计对树脂流动前锋和注胶过程的影响,优选出合理的注胶方式、导流网布局和流道设计,并进行工艺试验验证。结果表明,仿真模拟的树脂流动前锋与实际树脂的流动前锋趋势一致,而且均能将制件灌注完全,经检测满足成型制品性能要求,验证了工艺设计的合理性和模拟分析的有效性。     

ITER校正场线圈试验件VARTM工艺模拟

对国际热核实验反应堆(ITER)校正场线圈试验件的真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺进行了模拟,分析了注射口位置、数量对充模过程的影响。结果表明,最优的注射位置在两匝导体之间;随注射口数量增加,充模时间近似呈指数衰减。对试验件实际浇注过程进行了模拟,通过流动前沿确定了溢料口位置。根据模拟的注射口和溢料口位置设计模具,进行浇注试验。计算充模时间6 290 s与实际时间6 600 s接近,试验件固化后无干斑缺陷。VARTM工艺模拟可为校正场线圈提供制造方案及工艺优化。     

1.5MW风机叶片VARI工艺模拟分析及验证

本文对采用真空辅助成型工艺(VARI)制造的1.5MW风机叶片的流道设计进行模拟分析。考察了不同注射方式、不同导胶管间距的充模时间,分析了树脂流动形态、模腔内压力分布以及溢料口位置,优化得到了风机叶片根部的最佳注射方案。在此基础上模拟整机充模成型,得到最佳流道设计方案为根部布置间距为487mm的两条管道,沿着叶片长度方向布置三条注射流道,注射口数量为13个,两端抽气,溢料口数量为14个。将模拟结果应用于实际叶片成型工艺中,实际充模时间为3.63h,与模拟结果相比误差为0.38h。     

多墙结构副翼RTM整体成型工艺研究

采用树脂转移模塑成型(RTM)工艺，研究多墙结构副翼低成本整体成型的可行性。采用数值模拟技术对多墙结构副翼的树脂流动过程进行了模拟计算，根据模拟结果选择合理的注射方式和工艺参数，同时采用碳纤维编织套管成型副翼墙，以进一步降低制造成本。对所选方案进行了工艺试验验证，并对结构件进行了质量检测。结果表明：碳纤维编织套管的应用大大提高了预制体的制备效率，节省人工约60%；理论充模时间和试验充模时间基本一致；结构件表观质量良好，厚度分布均匀，内部无缺陷，验证了所选模拟方案合理有效，整体成型方案切实可行。研究结果为低成本制造高性能复合材料多墙结构件提供了参考。     

引擎盖VARTM成型充模流动模拟及优化

利用RTM-worx仿真模拟软件对引擎盖模型真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺过程进行充模流动模拟,根据引擎盖模型的充模流动模拟结果,确定最终注射方案,并与引擎盖模型的VARTM成型工艺过程相比较。试验结果表明,VARTM成型过程与充模流动结果吻合较好,RTM-worx仿真模拟软件能够有效地对引擎盖模型进行充模流动模拟及优化。     

陶瓷螺杆的粉末注射成型模拟研究

本文采用CAE软件Moldflow对陶瓷螺杆组件的注射成型过程进行模拟分析,确定了最佳浇口方案,分析了不同流动速率对填充时间、填充压力、前沿温度分布以及最大剪切速率的影响,并确定了最佳的工艺参数。结果证明,采用CAE模拟软件对陶瓷螺杆的注射成型过程进行模拟分析,可以进行模具结构和工艺参数优化,不但提高了效率,还能减少制品缺陷,提高制品质量。     

复合材料机身Z型隔框变形控制研究

采用单向带预浸料在Z型隔框成型工装上完成零件的铺贴及固化,在零件切边以后采用三坐标测量机完成零件的型面测量,将测量数据与零件理论型面进行了分析对比。分析了零件缘条与腹板之间的回弹、零件在半径方向以及在腹板方向上的变形情况,并根据工程对零件型面的要求,对隔框成型工装进行了型面补偿,得到了工装设计的零件工艺数模。采用完成型面补偿以后的工装制造了全尺寸隔框零件,采用三坐标测量机对零件型面进行了测量,验证了工装型面补偿的有效性,零件型面轮廓度控制在±0.375 mm以内,隔框在与角片及蒙皮进行装配的过程中,很好地满足了装配公差的要求。     

陶瓷微注射成型技术的研究与进展

本文介绍了陶瓷微注射成型工艺过程的新特点和新技术;探讨了陶瓷微注射成型充模流动模拟所采用的理论模型及其应用研究现状;最终指出微注射成型技术研究应该着重于陶瓷微注射模拟新方法、微尺寸型腔内的流动机理、微型零件的质量控制方法、微注射成型工艺和设备研制上.     

网络柜机前面板注射成型的CAE优化

应用国产三维流动模拟软件HSCAE 3DRF对海尔空调前面板的注射模具结构及工艺进行优化。通过几种方案的分析比较 ,获得了比较满意的成型效果。     

正弦波形梁构件的RTM工艺模拟研究

本文采用PAM-RTM软件对航空用正弦波形梁典型构件进行了模拟分析,对构件进行了几何建模及有限元划分,选择构件不同位置采用线注胶或点注胶的注射方式对构件进行了常压力注射下RTM工艺模拟研究,由此确定了最佳注射方式以及注胶口、出胶口位置,根据干斑缺陷可能出现的位置优化了出胶口的设置,得到了无缺陷的构件制品并对预成型体铺放过程中可能出现的边缘效应对树脂流动及干斑缺陷的影响进行了研究。研究表明：合理设置出胶口是一种较好的消除干斑缺陷的方法,计算机RTM模拟为复合材料模具设计及构件制造提供了重要依据。     

面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化

针对电子产品在环境测试中出现的塑料外壳破裂现象,借助计算机模拟技术,对数码相机塑料外壳的注射成型过程和跌落冲击过程进行了模拟和仿真.分析了不同注射成型工艺条件下得到的产品质量及缺陷分布状况,结合跌落仿真得到的最大应力应变分布情况,优化出提高产品抗跌落冲击性能的成型工艺方案.结果表明,将仿真结果反馈到注射成型中,可以提高注塑工艺参数选择的准确性,提高制品在跌落碰撞时抗破坏的能力.     

基于国产T300级碳纤维复合材料C型肋结构成型工艺

以C型肋结构为研究对象,采用国产T300级碳纤维单向带预浸料,针对C型肋结构成型过程中存在的R角厚度减薄以及外形轮廓控制等问题,开展了一系列的工艺路线设计优化,通过优化零件封装方式和成型工装固化摆放方式,R角厚度实测值合格率由4.17%提高到100%;设计工装回弹角值,制造均衡铺层和对称铺层的试验件外形轮廓均能满足工程要求。通过一系列低成本高效的优化方式,本方法成功解决了成型过程中R角厚度减薄以及外形轮廓控制等问题,为国产复合材料改进研究提供借鉴,缩短了国产复合材料应用研究周期。     

用液体树脂注射工艺制造航空航天主构件的一种新方法

液体树脂注射成型复合材料的生产工艺一直倍受航空航天、汽车及海运业的关注。近年来出现了大量的液体树脂注射方法,如RTM,VARTM,RIFI等等以取代传统的预浸带工艺。液体树脂注射工艺可潜在地大幅度降低复合材料零件的生产成本,然而,直到当今,利用这些工艺生产航空航天主结构件还受到很大的限制,主要是用于增韧预浸料的树脂粘度范围不适用于树脂注入工艺。因此,用于这些注射工艺的树脂必须是低粘度的,但是低粘度的树脂往往比较脆,可是先将环氧可溶性热塑性纤维(增韧改性剂)混入纤维增强体中(如布、织物、预成型体等等),再运用一系列的液体树脂注射工艺,就可原位成型出高韧性的复合材料结构。本文将详细阐述这种新工艺以及它在航空航天主结构原型生产中的应用。     

壳体制品注塑工艺参数CAE优化分析

应用Moldflow软件对壳体制品注射成型工艺参数进行了优化分析,模拟出制品成型过程中的最佳注塑压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间、冷却时间。采用该成型工艺参数结合合理的注塑模具能注塑出最佳的塑料制品,为成型过程的顺利进行提供指导依据,模拟结果具有一定的理论意义及实际指导价值。     

PA66/GF汽车进气歧管工艺模拟及优化

运用相关理论和塑料充型凝固有限元模拟软件Moldflow对玻璃纤维增强尼龙66进气歧管的熔模型芯法成型工艺进行充填流动过程数值模拟,在分析、比较了多组工艺参数方案(即不同的注射温度、模具温度和充填时间)的数值模拟结果后,得到了优化的成型工艺参数,即注射温度为290℃、充填时间为3.9s、模具温度为80℃。     

车轮装饰盖零件的注射成型模拟

利用Pro／E建立了车轮装饰盖零件的3D模型，并用Moldflow Plastics Insight软件对其进行流动、保压、冷却和翘曲过程模拟。在数值模拟分析的基础上，得到该零件注射成型的可行工艺参数为：充模时间0.30～0.70s、注射压力75～78NPa、锁模力300t、注射速率410cm^3／s、注射温度230℃、模具温度60℃、保压压力62MPa、保压时间10s、冷却时间20～30s。