计算机辅助复合材料模具设计探讨.doc

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1、计算机辅助复合材料模具设计探讨摘要：如今复合材料的质量与模具设计质量具有直接关系，因此必须不断提高模具设计的水平，并对先进的热压罐成型技术进行有效应用。基于此，就计算机辅助复合材料热压罐成型模具设计进行研究，首先建模方法和知识构建两方面出发，对计算机辅助复合材料热压罐成型模具设计进行简要概述，然后从设计流程和板件设计分析其设计策略，最后就模板的热分布测试进行探讨。关键词：计算机辅助；复合材料；模具设计随着社会科学技术水平的不断提升，复合材料在现代工业领域得到广泛应用。虽然复合材料在结构稳定性、设计性、抗疲劳性等方面具有显著优势，但是在制作时往往需要投入较大的成本，而且质量控制难度较高。为了改

2、变这一情况，必须对先进的计算机辅助软件进行有效应用，通过热压罐成型模具设计，使复合材料实现数字化制作，从而提高复合材料的制备水平，促进行业的健康长远发展。1计算机辅助复合材料热压罐成型模具设计概述4学海无涯1.1建模方法。为了对热压罐成型模具设计中的模具变形问题给予有效解决，需要对建模的方法进行改进。以碳纤维增强树脂基复合材料为例，这种材料在生产过程中存在热膨胀差异，因此在设计并制作磨具时会因为受压发生变形。《复合材料制件工装建模要求》中对计算机辅助热压罐成型模具设计的流程给予明确说明，但是并没有对模具热膨胀变形情况给予修正，因此必须在此基础上改进建模方法，从而提高模具的设计水平。具体来看，

3、设计人员必须对知识库技术、工程数据库等进行有效利用，从中选择合理的参数，从而在计算机上进行工艺或者生产试验，并且对实验的结果进行对比分析，最终使模具的参数得到积累，并且实现精确修正。首先，设计人员需要启动UG，并且对工作环境进行设置，期间需要插入制件模型；其次，设计人员应该对造型工艺补加曲面和模板曲面，并且建立支撑架，完成模具装配；第三，判断三维设计是否已经完成，如果没有完成就返回上方步骤，如果已经完成就生成二维图，并且对模型进行检查，判断模型是否合格。这这一流程中要重点关注造型工艺补加曲面和模板曲面，首先判断是否做过相近制作，如果做过则对初始条件和边界条件进行设置，如果没做过就制作结构，并

4、且进行材料有限元建模，然后再通过分析计算、变形结果预测等步骤修正参数，最后储存结果。1.2知识构建。1.2.1热压罐成型工艺。在利用热压罐成型工艺设计复合材料的模具时，由于受到热膨胀和模具型面压力载荷的影响，模具会出现变形、翘曲等情况，而造成这些现象发生的工艺参数因素主要包括以下几个方面：其一，热压罐会对模具施加真空压力和气体压力，从而造成压力负载现象；其二，加热器的温度会发生变化，从而造成温度负载现象。实践发现，如果对模具自身的长度、宽度、厚度、刚度等因素进行调整，就能够使压力负载得到一定程度的缓解，但是并不能解决温度负载问题，因此需要对模具模板的型面进行调整。1.2.2框架式模具设计。为

5、了使模具型面得到精确的调整，可以对有限元模拟方法进行有效利用，从而使模具的变形情况得到有效预测。在获得模具的变形量后，就可以应用反变形法修正模具的型面参数。另外，也可以对知识库技术、工程数据库等进行有效利用，从而构建模具变形的计算元模型，最终对型面参数进行修正[1]。2计算机辅助复合材料热压罐成型模具设计的策略2.1设计流程。在利用计算机辅助复合材料热压罐成型模具设计时，可以从两个方面开展工作，分别是模具的型面设计和模具的结构设计。就模具的型面设计来看，设计人员首先要对模具型面的变形情况进行模拟和分析，然后获得精确的变形修正参数，并将此参数作为模具设计的依据。这种设计方法能够及时发现模具设计

6、存在的问题，避免在制作完成后进行返工和调整，从而使精力和资源遭受浪费；就模具的结构设计来看，主要对模具型面的支撑结构及等距进行分析，从而评价其可加工性。2.2板件模具设计。2.2.1设计过程。模具模板的结构与复合材料的构件结构之间具有密不可分的关系，因此在设计中应该做到以下两点：其一，对模具成型曲面进行合理设计。为此必须对热压罐成型模具设计的传热规律给予全面掌握，并且分析模具发生变形的具体情况及背后原因，从而使参数得到合理4学海无涯修正。为了避免模具发生变形现象，应该对成型曲面进行几何补偿；其二，对模具结构进行合理设计，为此设计人员要紧密结合实践工作的经验，通过取点方式对曲面轮廓线进行划分，

7、从而形成模板的外形轮廓。对于模具的设计质量而言，设计人员的知识体系构建具有至关重要的影响，因此在具体设计中会出现较多不确定因素，为此需要重视以下几个设计要点：其一，设计人员要保证数模与模板外形之间具有相似性；其二，设计人员要尽可能节约模板的制造材料；其三，设计人员要综合考虑模具机械加工时的具体情况，从而便于结构装夹；其四，设计人员要对现有的加工条件进行有效利用，从而提高模具的设计水平。2.2.2设计要求。板件