复合材料纵横加筋壁板成型模具设计与成型质量分析

bb20920d · 发表于 2022-4-14 07:25:49

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雅宝题库解析：
为适应新型航空航天飞行器的发展要求，新型复合材料结构不断涌现，轻质高强结构——先进复合材料格栅结构（如纵横加筋壁板）就是其中的典型。该结构相比传统的铝合金格栅，具有更高的比强度和比模量，同时拥有更加优异的抗腐蚀性能、结构设计及制造性能等。本文针对纵横加筋壁板特殊结构形式，设计模具分别成型了“#”型纵横加筋壁板和三纵二横加筋壁板，并对成型工艺的重要控制因素进行了细致的分析，研究结果对此类结构的制造质量控制技术发展具有重要指导意义。本文首先根据传统硅橡胶热膨胀工艺、airpad辅助热压罐工艺以及硅橡胶辅助热压罐工艺的工艺特点，结合复合材料纵横加筋壁板的结构形式设计了成型模具，接着分别采用三种工艺成型了“#”型纵横加筋壁板，并对三种工艺成型过程、成型制件质量进行了对比分析。然后重点针对硅橡胶辅助热压罐工艺进行了研究，包括工艺过程硅橡胶模块和预浸料体系对成型质量的影响。最后根据“#”型纵横加筋壁板成型经验和结论，扩大尺寸、改变格栅结构形式成型了三纵二横型加筋壁板，对成型过程制件温度场分布进行了监测和分析，同时考察了定位结构、模块搭配方式对成型质量的影响。研究结果表明：闭模热膨胀工艺中工艺间隙是控制膨胀压力的关键因素，在满足成型工艺条件的前提下，采用硅橡胶厚度为15mm的软模时，工艺间隙为1.1mm。相比闭模热膨胀工艺、airpad辅助热压罐工艺，硅橡胶辅助热压罐工艺更适宜成型纵横加筋壁板。硅橡胶辅助热压罐工艺中工艺间隙应该按照硅橡胶自由膨胀的方式设计，同时宜选用硅橡胶厚度较小的软模，另外，对刚模进行定位能够有效保证筋条的准直度和垂直度，还有利于拐角填充区形貌的塑造并有效消除压力不均造成的缺陷。采用硅橡胶辅助热压罐工艺成型三纵二横加筋壁板，对成型过程温度场进行监测能够掌握硅橡胶和金属模块因热导率不同导致的温度不均，对成型工艺温度控制具有重要的指导意义。采用刚、软模搭配使用的方式对刚模定位要保证定位结构的强度和精确度，而采用全软模的方式对筋条加压，可以消除刚、软模搭配造成的筋条两侧加压不对称，有利于加筋壁板形貌的塑造及保证拐角区的加压效果。

复合材料纵横加筋壁板成型模具设计与成型质量分析

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