纤维增强复合材料在模具上的应用动态

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1、第6卷第1期2015年2月航空工程进展ADVANCESINAERoNAUTlCALSCIENCEANDENGINEERINGV01．6No．1Feb．2015文章编号：1674—8190(2015)01—013—05纤维增强复合材料在模具上的应用动态王霖，苏佳智，晏冬秀，刘卫平(上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所，上海200436)摘要：伴随着航空用复合材料零件的大型化、复杂化、高精度化及批量化的发展趋势，航空制造工业对复合材料零件成型所用模具提出了更高要求。从模具材料角度分析了纤维增强复合材料应用于模具的优势；介绍了模具

2、用纤维增强复合材料的概念和模具的制造过程；综述了纤维增强复合材料模具在国内外的位用情况及发展趋势；提出了发展复合材料模具的必要性和迫切性。关键词：纤维增强复合材料；模具；航空制造；零件成型中圈分类号：THl45．9；V261文献标识码：AApplicationDevelopmentofFiberReinforcedCompositesontheMouldWangLin，SuJiazhi，YanDongxiu，LiuWeiping(InstituteofAeronauticalManufacturingTechnology，Sh

3、anghaiAircraftManufacturingCorporation，Ltd．，Shanghai200436，China)Abstract：Thehigherchallengeandrequirementareputforwardformoldingmould，withthetrendofaviationcompositepartsbecomingbigger，morecomplicated，moreprecisionandmoremassive．Theadvantagesoffiberreinforcedcompos

4、itesusedinmouldareanalyzedfromtheviewpointofmaterial；thefiberreinforcedcompos—itesusedinmouldanditsfabricationprocessareintroduced；thedomesticandforeignapplicationanddevelop—menttrendoffiberreinforcedcompositesmouldaresummarized．Finallythenecessityandurgencyofdevelo

5、—pingcompositesmouldareemphasized．Keywords：fiberreinforcedcomposites；mould；aviationmanufacturing；partsforming0引言模具是复合材料零件制造过程中的主要工艺装备，其优劣对制品的外形及质量起着决定性作用[1屯]。模具材料是影响产品质量、加工周期与经济成本的一个重要因素。随着复合材料用量在航空领域的急剧增加，为了满足零余量装配的苛刻要求，越来越多的复合材料零件呈现出结构复杂、尺寸和形状精度要求高的趋势，且许多零件需要大型化批量

6、生产，依靠金属模具加工的单一手段无法满足日益高要求的复合材料成型工艺。目前，先进复合材料构件成型的模具材料和结构出现了许多形收稿日期：2014—10—22l修回日期：2014—12-02通信作者：王霖，515580129@qq．corn式，为高精密复合材料构件制造提供了更多的加工手段和方法[3]。纤维增强复合材料模具技术，作为航空复合材料零件制造的关键技术之一，是当前复合材料发展的重要方向，对纤维增强复合材料在模具上的应用情况开展研究，是发展复合材料模具技术的基础和前提，具有非常重要的意义。I纤维增强复合材料应用于模具的优势目

7、前适用于成型复合材料零件的模具材料主要有：传统金属材料(例如钢、铝等)、新型金属材料Invar、纤维增强复合材料。传统金属材料模具由于材料价格低、加工较为简单、使用寿命长等优点得到了广泛的应用，但其制造周期长、重量大、制造复杂型面的难度高、不利于生产小批量产品，尤其14航空工程进展第6卷是金属材料模具与复合材料零件的热膨胀系数不匹配，使零件制造精度难以提高。Invar的热膨胀系数虽可以与复合材料较好的匹配，但Invar成本高；欧美国家对于出¨中国Invar有一定的限制；其焊接难度大，焊接大型模具时在接缝处易产生漏气及变形；机加

8、难度大，lnvar材料的软、粘特性对刀具损伤大{“5]；导热性较差，浪费能源；重量大也给大型模具的制造、转运、使用带来不便。相比而言，纤维增强复合材料具有成型精度高、重量轻、易周转、热容量小可简化固化程序、缩短固化周期等优点，但是纤维增强复合材料模具易损伤，使用寿命较短，成本