浅析复合材料框架式成型模具设计技术.pdf

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1、研究论文浅析复合材料框架式成型模具设计技术王霖，程杰，苏佳智，晏冬秀，刘卫平(中国商飞上海飞机制造有限公司，上海200436)[摘要】对于大尺寸复合材料零件成型所用的大型框架式模具，在设计过程中需要使模型建模及更改快速化，需要详细分析模具在实际使用工况下的应力及变形、模具在固化过程中的温度分布及变形情况，并在设计过程中考虑尺寸补偿及回弹补偿，以使模具设计达到高效、精准、优化的目的；使模具结构更好地满足复材零件成型精度要求。关键词：复合材料；框架式；模具设计AnalysisofCompositesFrameMoldingM

2、ouldDesign1'echnologyWANGLin，CHENGJie，SUJiazhi，YANDongxiu，LIUWeiping(COMACShan曲aiAircrafIManufactIlringCo．，Ltd．，Shan曲ai200436，China)【ABSTRACT】Forthela唱e—scalefhme-mouldmoldingofbigsizecompositeparts，thereareseVeralfactorSshouldbeconsideredd_Ilringmoulddesign：mode

3、lingandchangingmemouldmodelquickly，锄alysisofstressanddef．omationofthemouldatactualusingconditions，analysisoftemperatureanddefomationofthemouldduringc谢ngprocess，consid-erationofsizecompensationandspringbackcompensation．Thesepmcessesc锄mal【ethemoulddesignmoree伍cient

4、ly，moreaccumtelyandmoresuperior’thent11emoulds劬cturec锄meettheprecisionrequirementofcompositepartsbettcr．Keywords：Composites；FIIame；MoulddesigllDol：10．1608叫．issnl67l一833x．2016．12．100复合材料的优越性能使其在航空领域得到越来越广泛的应用，越来越多的大尺寸、高精度飞机零件使用复合材料固化成型。由于在复合材料成型工艺过程中模具的型面直接与复合材料构件

5、接触，模具的变形会影响到制件的形状和尺寸精度；对于尺寸较大的模具结构，在固化过程中模具型面温度场分布的不均匀性会影响到复合材料构件表面温度及其固化质量【l】。伴随着复合材料零件大尺寸化及高精度要求，对其成型所用模具的高效、精准、优化设计带来了很大的挑战。现阶段对于大尺寸的蒙皮、翼梁成型所用模具多选用框架式结构，选用这种结构的原因是厚度均匀，通风好，升降温快，有利于模具各点温度均匀，可减少模具在升(降)温过程中因各部位温度不一样引起的模具变形。但目前在框架式模具的设计过程中，对于多个支撑框架的设计，操作起来重复且繁琐，更改

6、起来费时费力，且模型的设计主要是依赖经验，模具通常比较笨重，也未对模型的变形及温度分布情况进行校核，模具设计的效率及精准性欠佳。为了改善这种状况，提高模具设计及更改的效率；在设计阶段尽量考虑周全，减少模具对复合材料制件固化变形的影响，有必要针对这种框架式模具100航空制造技术·2016年第12期的设计建立一种快速建模及更改方法，并在此基础上对模型开展有限元分析，根据分析结果对模型进行调整和优化，并在模具设计时对尺寸及回弹进行补偿，以获取较为合理的模具结构设计。1快速化建模方法对于框架式成型模具，其结构主要有以下几个部分：

7、型面板、带通风孔的横向支撑隔板、带通风孔的纵向支撑隔板、底板、脚轮及吊环等，如图1所示。在模具设计过程中需要调整的参数有：型面板厚度、支撑隔板厚度、支撑隔板的数量、通风孔的定位尺寸等。现阶段设计者多采用cATIA软件进行模具模型设、／吊环’删夕‘板横向隔板≮迥。～夕：，+q_／一一＼乱■／<、l，I贰I辑，t》成，。纵向隔板■＼底板-通风扎研究论文计。建模过程中需要根据产品的型面进行提取、接合、延伸、剪贴及厚曲面等操作形成模具的型面板；再通过平面偏置、草图绘制、凸台、凹槽等操作形成与型面板相连接的隔板及隔板上的通风孔。由

8、于隔板数量较多，所以绘制隔板的操作工作量大且多为重复性操作，更改起来也十分繁琐，占用了设计者相对较多的设计时间。而通过图2“产品智能模板”工具栏中的“创建超级副本”操作可将在建模过程中草图绘制、凸台、凹槽等需要重复性操作的命令集合在一个特定的命令集中进行封装，如图3所示。相同的操作步骤只需通过“从选择实例化”操作引用