复合材料热压罐成型模具设计研究

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复合材料热压罐成形模具型面补偿设计方法研究

复合材料热压罐成形模具型面补偿设计方法研究作者：赵敏黄红端来源：《中国科技纵横》2018年第24期摘要：复合材料在固化成形时经常会出现变形问题，对复合材料构件的精度、尺寸、外形产生了很大影响。

基于此，本文认为应通过补偿模具型面，让材料变形量得到抵消。

从热压罐成型工艺概况出发，对热压罐成型的模具型面补偿设计进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助与建议。

关键词：复合材料；模具型面；补偿设计中图分类号：TH162 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）24-0050-020 引言进行热压罐成型的模具型面补偿设计的思路是使构件成形之后的形状尺寸符合设计要求，高温状态构件的理想形状应为构件由低温升至固化温度发生膨胀而产生的形状。

固化周期模具热变形属于弹性变形，也就是材料经过固化脱模会恢复到原有的模具型面形状，设计模具型面的基础是对固化点温度下模具型面几何形状的精准预测。

通过对补偿以后的数值进行模拟，发现使用模具型面的热补偿方法进行模具型面的设计可以使复合材料在制件成形时受到的复合材料、模具两者的力学、热学性能不一致与固化过程中的固件变形问题得到补偿。

1 热压罐成型工艺概况通过热压罐成型工艺，能够对复合材料的真空度、压力、温度等多个工艺参数进行在线实时控制并做到时序化，因此该工艺在新能源、交通、兵器、电子、航天航空等复合材料构件领域得到了广泛应用。

但热压罐成型工艺在使用过程中经常遇到一些问题。

金属成型模具与复合材料构件相比线膨胀系数会比较大，而且树脂基體固化前，构件由于热压罐的压力作用和模具贴的很紧，和模具较近的纤维需要承受拉应力，这时复合材料构件的剪切模量比较低，构件的厚度方向应力没有较好的传递能力使其厚度方向会有应力梯度出现。

伴随固化工艺不断进行，树脂完完全全的固化，构件中残留了顺着厚度方向没有均匀分布的应力，构件完成固化以后释放残余应力从而导致变形。

与此同时，模具结构形式与导热性能会对复合材料构件中分布的固化温度场造成影响，从而对构建中最终残余应力的分布与大小造成影响。

复合材料制造工艺中的成型原理与模具设计

复合材料制造工艺中的成型原理与模具设计复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在各个领域得到广泛应用。

复合材料制造过程中的成型原理和模具设计起着至关重要的作用。

本文将探讨复合材料制造工艺中的成型原理以及与之相关的模具设计。

一、复合材料成型原理复合材料在成型过程中，可以选择多种方法，如手工制作、模压、拉伸成型、注塑等。

不同的成型原理适用于不同类型的复合材料。

下面将介绍几种常见的成型原理：1. 手工制作手工制作是一种常见的成型方法，适用于简单形状的复合材料制作。

成型过程中，可以使用刷涂法、浸渍法或者层叠法进行。

手工制作的优点是工艺简单，无需复杂的模具，适用于小批量生产或者样品制作。

2. 模压模压是一种常用的复合材料成型方法，适用于制作平面或者简单曲面的构件。

在模压过程中，需要将预浸料或者干布层叠压入模具中，然后通过压力和热固化使其成型。

模压可以分为开模压和闭模压两种形式，根据需要选择合适的模具。

3. 拉伸成型拉伸成型是制作复合材料板材或者管道的常用方法。

在拉伸成型过程中，需要将预浸料或者预浸布放置在拉伸机上，通过牵引力将其拉伸至所需尺寸，并通过加热或者热固化使其固化。

拉伸成型的优点是能够制作出较大的尺寸构件，并且具有较好的力学性能。

4. 注塑注塑是一种常见的成型方法，主要适用于复材的小型构件。

在注塑过程中，需要将预浸料加热至熔融状态，然后通过注射机将熔融料注入模具中，经过冷却固化成型。

注塑具有高效率、高精度的特点，可以制作出复杂形状的构件。

二、复合材料模具设计模具设计是复合材料制造中的重要环节，合理设计的模具能够提高生产效率和成品质量。

以下是一些常见的模具设计原则：1. 合理选择材料模具的选择应根据复合材料的成型温度、压力和化学性质等因素综合考虑。

模具材料应具有良好的耐热性、耐腐蚀性和机械强度，在长期高温、高压和化学介质的作用下不发生变形和破裂。

2. 确定模具结构模具结构的设计要考虑到复合材料的成型工艺和构件的尺寸要求。

热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究

热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究程文礼，邱启艳，陈　静（中航工业北京航空制造工程研究所，北京１０００２４）摘要复合材料零件固化变形是多种因素综合作用的结果，如何优化结构及制造工艺以降低固化变形是许多科研工作者长期研究的课题。

根据过程诱导应力和变形产生机理可将影响固化变形的因素分为热应力、固化收缩应力、温度梯度与树脂固化度、压力分布和树脂流动、模具与零件的相互作用等。

分别介绍了这几种因素导致固化变形的机理，同时阐述了目前固化变形控制的研究进展。

关键词复合材料　热压罐成型　固化变形　机理　回弹　模具Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｕｒｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉｎ　Ａｕｔｏｃｌａｖｅ　ＰｒｏｃｅｓｓＣＨＥＮＧ　Ｗｅｎｌｉ，ＱＩＵ　Ｑｉｙａｎ，ＣＨＥＮ　Ｊｉｎｇ（ＡＶＩＣ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２４）ＡｂｓｔｒａｃｔＣｕｒｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｄ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓｕｂｊｅｃｔ　ｆｏｒ　ｍａｎｙ　ｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙｆｏｒ　ｙｅａｒｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅ　ｃｕｒｉｎｇ　ｄｅ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｔｒｅｓｓ，ｃｕｒｉｎｇ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｓｔｒｅｓｓ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｃｕｒｅ，ｐｒｅ－ｓｓｕｒｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｉｎ　ｆｌｏｗ，ｔｏｏｌ－ｐａｒｔ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｕｒｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｆａｃ－ｔｏｒｓ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ａｕｔｏｃｌａｖｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｕｒｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｓｐｒｉｎｇ－ｉｎ，ｍｏｌｄ　程文礼：男，１９８２年生，硕士，工程师，从事树脂基复合材料研发和制造工作　Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｓｈａｎ＿ｂｉｐｔ＠１６３．ｃｏｍ复合材料结构在经历高温固化成型及冷却过程后，由于材料的热胀冷缩效应、基体树脂的化学收缩效应以及复合材料与成型所用模具材料在热膨胀系数上的显著差异，导致结构在固化过程中存在残余应力，脱模后在室温下的自由形状与预期的理想形状之间会产生一定程度的不一致，通常将这种不一致状态称为构件的固化变形［１］。

7复合材料热压罐成型技术解析

《复合材料制备新技术》
复合材料热压罐成型技术
主讲：梅启林单位：材料学院
School of Materials Science and Engineering
一、前言
? 热压罐：
航空复合材料制品的主要生产设备，具有整体加热系统的大型压力容器。
? 优点：
（1）大范围内适应各种材料对加工条件的要求高温环氧175oC，600KPa 聚酰亚胺300~400oC， 1MPa
? 主要工艺过程（1）均匀稳定树脂膜的制备----关键（2）树脂熔融浸渍纤维（3）预浸料冷却（4）预浸料收卷
School of Materials Science and Engineering
预浸料的性能
? 外观 ? 物理性能
（1）单位面积纤维的质量（ GB7192-8）7 （2）树脂含量（ GB7192-8）7 （3）挥发分含量（ GB6056-8）5 （ 4）粘性（表征预浸料铺覆性和层间粘合性的指标）（ 5）流动度（一定条件下，预浸料树脂可流出的数量占预浸料质量的百分比，
设计力学、理化性能
School of Materials Science and Engineering
预浸料的制备
? 溶液浸渍法（辊筒缠绕法、连续排铺法）
（ 1）辊筒缠绕法
特点：
间歇性、设备简单、生产效率低、批量小
实验室或小批量生产
工作原理：
一系列变速机构 ---- 调节辊筒转动、导丝辊丝杠横向移动速度比 ---- 纤维间距
工艺参数：
纤维状态（单丝根数、总纤度、捻度等 ---- 影响浸渍程度和含胶量）
胶液浓度（影响含胶量最严重的因素 ---- 调节胶液密度、温度来控制）
牵引速度

复合材料热压罐设备制备树脂基复合材料的性能研究

复合材料热压罐设备制备树脂基复合材料的性能研究复合材料是一种由两种或多种不同物质组成的材料，具有优异的机械性能、化学性能和热性能等特点，在诸多领域具有广泛的应用前景。

其中，树脂基复合材料作为一种常见的复合材料，具有较好的成型性能、强度、刚度和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑和电子等领域。

本文将对复合材料热压罐设备制备树脂基复合材料的性能进行研究，包括强度、硬度、断裂韧性、耐热性等方面的试验分析，并进一步探讨树脂基复合材料在实际应用中的潜力和优势。

首先，研究表明，复合材料热压罐设备制备的树脂基复合材料在强度方面具有较好的性能。

通过改变热压罐设备中的温度、压力和压制时间等工艺参数，可以调控复合材料内部的纤维分布和树脂固化程度，从而改变其强度水平。

试验结果显示，适当的工艺参数可以使树脂基复合材料的强度达到或超过传统材料，满足实际应用的要求。

其次，复合材料热压罐设备制备的树脂基复合材料在硬度方面也具有显著的优势。

硬度是衡量材料抗压性能的重要指标，可以反映材料的刚性和耐磨性。

通过调控热压罐设备的工艺参数，可以使树脂基复合材料的硬度得到精确控制。

试验结果表明，增加压力和提高温度等参数可以显著提高硬度值，进一步提升材料的耐用性和使用寿命。

此外，复合材料热压罐设备制备的树脂基复合材料在断裂韧性方面也具有良好的表现。

断裂韧性是材料在受力过程中吸收能量的能力，直接决定了材料对抗外界冲击和振动的能力。

实验结果显示，树脂基复合材料具有较高的断裂韧性，表明该材料能够在受到外界冲击时保持较好的稳定性，从而减少事故和损坏的发生率。

最后，针对复合材料热压罐设备制备的树脂基复合材料耐热性能进行了研究。

耐热性是复合材料在高温环境下能否保持稳定性和性能的重要指标。

试验结果显示，树脂基复合材料在高温下具有较好的稳定性和耐热性，能够承受高温环境下的长时间使用。

这种优异的耐热性使得树脂基复合材料成为一种理想的材料选择，在高温环境下应用广泛。

复合材料热压罐设备制备铝基复合材料的工艺研究

复合材料热压罐设备制备铝基复合材料的工艺研究铝基复合材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的材料。

为了实现铝基复合材料的大规模生产，热压罐设备的制备工艺研究显得尤为重要。

本文将探讨利用复合材料热压罐设备制备铝基复合材料的工艺研究。

铝基复合材料在航空航天、汽车制造、电子设备等领域具有广泛应用。

其性能优异，包括高强度、高刚度、低密度和优良的耐热性能。

然而，由于铝和常用的增强材料之间存在较大的悬殊，传统的加工方法难以实现材料的有效复合，因此需要研究新的制备工艺。

复合材料热压罐设备是一种常见的制备铝基复合材料的工艺。

该设备主要由热压机、热压模具和控制系统组成。

在制备过程中，首先将铝基材料切割成所需形状，并将增强材料分布在铝基材料表面。

然后，将该组合放入热压模具中，并根据所需的温度和压力条件进行热压。

热压过程中的温度和压力条件是制备铝基复合材料的关键因素。

在热压过程中，温度和压力的选择应根据铝和增强材料的特性进行。

通过控制热压罐设备中的温度和压力，可以实现铝基材料和增强材料的有效结合，形成强度高、刚度好的复合材料。

此外，为进一步提高铝基复合材料的性能，可以采用预先处理和增强材料的表面改性等方法。

预先处理可以在复合材料热压罐设备制备之前对铝基材料和增强材料进行表面清洁和粗化处理，以增加它们之间的物理和化学吸附力。

表面改性则可以通过在增强材料表面涂覆一层特殊涂层，提高其与铝基材料之间的相容性和界面结合力。

除了温度、压力和表面处理等工艺参数的选择外，还需要对热压时间进行控制。

适当的热压时间可以保证材料内部的温度和压力均衡，并使铝基材料和增强材料间的界面结合更牢固。

通过调整热压时间，可以获得不同性能要求的铝基复合材料。

当然，复合材料热压罐设备的制备工艺也还存在一些挑战和问题。

例如，因为铝和增强材料之间的熔点和热膨胀系数差异较大，热压过程中易出现热应力集中和裂纹形成。

此外，在复合材料内部容易产生气泡和夹杂物，这对材料的性能和密度也会产生负面影响。

复合材料模压成型设备中的模具设计与制造研究

复合材料模压成型设备中的模具设计与制造研究随着科技的不断发展和应用的广泛推广，复合材料在多个领域中逐渐取代了传统材料。

复合材料由两种或多种不同材料组成，具有优良的性能，例如高强度、低密度、耐腐蚀等。

在实际应用中，模具是复合材料模压成型过程中不可或缺的一部分。

模具的设计与制造直接影响到成品的质量和生产效率。

因此，研究复合材料模压成型设备中的模具设计与制造是十分必要的。

首先，模具的设计是模压成型的关键。

模具设计应遵循以下原则：符合产品几何形状，易于排料和冷却，具有足够的强度和刚性。

在考虑复合材料模具设计时，需要考虑材料的特性，例如其热膨胀系数、热导率以及可能的压力。

此外，模具还应具备良好的耐磨损性和耐化学腐蚀性。

模具的内腔表面还应光滑，以减少复合材料在成型过程中的摩擦力。

在实际设计过程中，工程师需要综合考虑以上因素，使用CAD等辅助设计软件进行模具的设计，并进行模拟分析以验证设计的合理性。

其次，模具的制造是模具设计的实际落地。

模具的制造需要选用合适的材料，通常是金属或有机高分子材料。

金属模具由于其高强度和刚性常常被优先考虑。

但是，金属模具的制造工艺复杂，成本较高。

相比之下，有机高分子材料制成的模具成本相对较低，但其机械性能较差。

在实际制造过程中，可以根据具体要求选择模具材料。

制造过程中需要使用先进的机械设备，如数控加工中心、电火花等。

对于复材模具而言，还需要考虑纤维布局的影响，以确保成型过程中无纤维偏聚的现象发生。

此外，在复合材料模压成型设备中，还需要考虑其他因素对模具设计和制造的影响。

例如，成型过程中施加的压力和温度条件，模具的定位方式等。

这些因素对模具的寿命、成品的质量和产能有着重要影响。

因此，在模具设计和制造的过程中，需要充分考虑这些因素，并与成型机械设备的性能相匹配。

在实际应用中，复合材料模压成型设备中的模具设计与制造的研究和应用得到了广泛关注。

通过合理的模具设计与制造，可以大大提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量。

复合材料模具制造技术研究进展与应用前景

复合材料模具制造技术研究进展与应用前景复合材料模具制造技术是一种结合了高分子材料和传统模具制造技术的新型模具制造技术。

它具有独特的优势和潜力，在各个领域都有着广泛的应用前景。

本文将就复合材料模具制造技术的研究进展和应用前景进行探讨。

复合材料是由两种或两种以上的材料通过某种方法组合而成的材料，其中一种为增强材料，一种为基体材料。

增强材料可以提高基体材料的强度和刚度，从而使复合材料具有优异的性能。

复合材料模具制造技术利用复合材料的优异性能，结合传统模具制造技术的工艺流程和工具设备，可以制造出具有高精度、高强度和复杂形状的模具。

研究进展方面，目前复合材料模具制造技术已经在多个领域取得了重要的突破。

首先，在航空航天领域，复合材料模具制造技术可以用于制造飞行器的复材结构零部件。

由于复合材料具有高强度、低密度和独特的耐腐蚀性能，可以有效提高飞行器的性能。

其次，在汽车工业领域，复合材料模具制造技术可以用于制造汽车的车身和零部件。

与传统金属模具相比，复合材料模具具有更高的强度和刚度，可以减轻汽车整车的重量，提高燃油效率。

此外，在电子电器领域，复合材料模具制造技术可以用于制造微电子器件的封装和连接器件。

利用复合材料的优异性能，可以提高微电子器件的性能和可靠性。

应用前景方面，复合材料模具制造技术具有广阔的市场前景和应用前景。

首先，随着航空航天工业和汽车工业的快速发展，对于高精度、高强度和复杂形状的模具需求不断增加。

传统的金属模具制造技术在满足这些需求方面存在困难，而复合材料模具制造技术可以很好地解决这一问题。

其次，随着电子电器产品的普及和更新换代，对于微电子器件封装和连接器件的需求也在不断增加。

复合材料模具制造技术可以满足这一需求，提高微电子器件的性能和可靠性。

此外，复合材料模具制造技术还可以应用于其他领域，如医疗器械、建筑材料和能源装备等。

综上所述，复合材料模具制造技术是一种结合了高分子材料和传统模具制造技术的新型模具制造技术。

复合材料热压罐设备制备聚合物基复合材料的性能研究

复合材料热压罐设备制备聚合物基复合材料的性能研究近年来，随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的提高，复合材料热压罐设备制备聚合物基复合材料的性能研究成为了材料科学领域的热点之一。

本文将围绕该主题展开研究，探讨了复合材料热压罐设备制备聚合物基复合材料的工艺以及性能研究结果。

首先，复合材料热压罐设备是一种常用的制备聚合物基复合材料的技术手段。

通过将树脂基体与增强材料共同放入热压罐中进行热压，使得树脂基体与增强材料之间结合紧密，形成具有优异性能的复合材料。

复合材料热压罐设备制备工艺的关键是控制压力、温度和时间等参数，以调控复合材料内部结构和性能。

此外，填料选择和填充方式也对复合材料的性能具有重要影响。

合理的工艺参数和填料选择能够提高复合材料的力学性能、热学性能以及耐化学腐蚀性能等综合性能。

其次，本研究中聚焦在聚合物基复合材料的性能研究。

聚合物基复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、耐磨损等诸多优点，因而在航空航天、汽车制造、电子器件等领域有着广泛的应用前景。

基于此，我们采用了多种表征方法对聚合物基复合材料的性能进行了深入研究。

我们首先对复合材料的力学性能进行了研究。

通过拉伸测试、弯曲测试和压缩测试等力学性能测试方法，我们得到了复合材料的强度、弹性模量以及断裂延伸率等力学性能参数。

结果显示，与传统材料相比，聚合物基复合材料具有更高的强度和刚度，且断裂延伸率较大，显示出优异的力学性能。

同时，我们还对复合材料的热学性能进行了测试和研究。

采用热重分析仪对复合材料进行了热稳定性和热导率测试。

结果表明，与传统材料相比，聚合物基复合材料具有较好的热稳定性，能够在高温环境下保持较好的力学性能。

此外，复合材料的热导率也较低，具有良好的隔热性能，在一些特殊场合有着广泛的应用前景。

另外，我们还对复合材料的耐化学腐蚀性能进行了研究。

通过浸泡试验和化学介质侵蚀试验等方法，我们考察了复合材料在各种腐蚀介质中的性能表现。

研究结果表明，聚合物基复合材料具有较好的耐化学腐蚀性能，能够在酸、碱、盐等多种环境下保持稳定的性能。

飞机复合材料零件热压罐成形复合材料工装设计技术

热容量
热膨胀系数
57kJ/K
2.55×10-6/K
315kJ/K
1.7~5.1×10-6/K
315kJ/K
12×10-6/K
备注：以上数据均来源于英国ACG公司
复合材料工装的优势：

复材工装与复材制件CTE相匹配；复材工装高温变形低于同尺寸金属工装，尺寸越大越明显；复材工装热容量比较低；复材工装重量轻，便于车间使用。
二、研究内容
1.基于各向热膨胀系数匹配的复材工装模板铺层设计
复材工装模板设计方法模板选材: 1. 低温成型，高温使用； 2. 强度和刚度； 3. 使用寿命；模板铺层设计：
制件铺层信息和工程常量
计算
制件各方向热膨胀系数
模板铺层方式
误差小于10%
与制件热膨胀系数比较
模板各方向热膨胀系数
确定模板铺层方式
优化支撑结构
不均匀
热压罐模型简化
网格划分质量
好
边界条件设置
结果是否正确
正确
温度场是否均匀
均匀
确定支撑结构
差
不正确
二、研究内容
3.基于FLUENT的工装温度均匀性分析
支撑优化根据经验设计的工装模板的温度场如图所示，在制件铺层范围内温度最大处A点的温度与温度最低处B点温差达
B A
11℃
11℃。
铺层设计
热膨胀系数匹配
金属工装各向同性，
常温形状 A 零件固化温度形状无法同时满足与具有 C
复材工装各向异性，可以通过优化铺层设计，
各向异性要求的复材
主轴方向
比较保证各个方向上变形与
金属工装与零件形状比较

复合材料热压罐成型模具设计研究方法

复合材料热压罐成型模具设计研究方法复合材料要制造成为热压罐成型模具有哪些设计的技巧和要点呢?下面为你讲解!随着复合材料在飞机结构件上用量的逐步增加，零件越来越大而复杂，并逐步使用到主承力件上，这对复合材料制件的质量提出了更高的要求。

因复合材料制件的固化成型特点，其质量在很大程度上取决于成型模具的质量，而高质量的模具科学、合理的设计，特别是对于大型模具，除模具质量对制件质量的影响外，模具的尺寸、重量对模具成本以及复材制件的总制造成本有很大影响。

通过对复合材料热压罐成型模具的设计、制造、转运及使用验证等工程研究及分析，结合复材模具设计的经验方法，归纳出以下几点模具设计原则。

满足制件结构及工艺要求在设计复合材料成型模具前，要对制件的设计输入进行充分分析，以产生模具结构的初步概念。

(1)分析制件的工程结构。

通常有壁板、梁、肋、长桁、接头、以及整体盒段等结构形式。

根据制件结构形式，可对模具有个大致概念，壁板常为大型框架结构;梁一般较长，常有阴模、阳模形式;长桁一般为细长结构;整体盒段一般需上下合模。

(2)分析制件的工程界面。

是否有气动面、装配面、胶接面等，一般情况下可确定这些面为贴膜面;但如果这些面结构较复杂时，设计可考虑在工程界面侧添加补偿层，此时贴膜面可设计在工程界面的背面。

(3)分析制件的质量要求。

制件的外形轮廓尺寸精度直接影响到模具的质量要求及成本，可通过设计合理的模具结构、定位方法及加工方法来达到精度要求。

(4)分析制件的成型工艺方法，是共固化、共胶接还是二次交接。

共固化中，所有层为湿铺层一次进罐，需要较多模具组合到一起同时使用，通常整套模具较复杂;共胶接为干湿件进罐固化，需要一部分零件的成型模具，及已固化零件与湿铺层二次进罐固化的模具;二次胶接时所有零件已固化，通过胶膜把他们固化到一起，需要所有零件的成型模以及二次胶接的定位模具。

模具材料的选择用作复合材料成型模具的材料主要有普通钢、INVAR钢、复合材料(双马和环氧树脂)、铝等。

热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究

热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究摘要：先进树脂基复合材料热压罐成形工艺模拟特色实验，以自主开发的热压罐工艺成形工艺数值模拟平台为基础，基于计算机模拟的热压罐工艺理论分析，掌握复合材料热压工艺过程复杂的物理化学变化及其对复合材料成形质量的影响，提升实验设计及分析能力，深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论。

结果表明，通过实验的自主设计，可以有效掌握热压成形工艺数值模拟方法和工艺原理，为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。

关键词：树脂基复合材料热压罐工艺实验1引言复合材料热压成型工艺模拟软件平台是在多个国家级重点基础项目支撑下，基于实验和数值理论方法，建立的复合材料热压成型过程数字化模拟与工艺评价平台，对于缩短复合材料研制周期、提高制件质量可靠性、改变传统的复合材料研制模式（试错法和经验法），具有重要的意义[7-8]。

基于软件平台，自主设计改变材料、工艺、结构因素，分析制件内温度、固化度、树脂压力、纤维体积分数等分布及变化规律，对于深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论，提升实验设计及分析能力具有重要意义，同时为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。

2 实验方案在树脂基体工艺特性分析基础上，设计三组工艺参数（T-t，P-t），基于复合材料热压成型过程数值模拟平台，针对等厚层板计算不同工艺条件下层板内纤维体积分数及其分布，根据制备层板的纤维体积分数判定工艺参数的合理性，理解工艺参数对于成型过程的重要性；工艺参数不变，改变铺层方式，考察层板内纤维体积分数及其分布，了解铺层方式对成型过程的影响；改变材料体系，了解不同材料体系工艺特性的区别。

3 实验案例3.1 复合材料热压罐成形热传导/树脂固化反应过程数值模拟（1）实验问题的详细描述。

以30层玻纤布/环氧层板为对象，层板尺寸为100×100 mm，初始厚度为3.86 mm，初始纤维体积分数59%，平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向温差。

复合材料热压罐成型工艺仿真技术研究综述

复合材料热压罐成型工艺仿真技术研究综述发布时间：2021-12-21T05:16:21.523Z 来源：《防护工程》2021年26期作者：刘箭[导读] 当前，高压罐成型技术是航空复合材料构件制造领域应用最广泛的成型方法之一，而工艺仿真是支撑大型复合材料构件生产的重要技术。

基于此，本文分析了复合材料热压罐成型工艺仿真技术。

刘箭惠阳航空螺旋桨有限责任公司河北保定 071000摘要：当前，高压罐成型技术是航空复合材料构件制造领域应用最广泛的成型方法之一，而工艺仿真是支撑大型复合材料构件生产的重要技术。

基于此，本文分析了复合材料热压罐成型工艺仿真技术。

关键词：复合材料；热压罐成型；工艺仿真随着复合材料成型工艺基础理论、复合材料构件成型实践经验、有限元模拟技术的发展，热压罐成型工艺仿真技术逐渐发展起来，包括复合材料工装结构设计、热效率分析、复合材料硬化变形预测、工装型面补偿等。

通过对热压罐过程的模拟，可优化工装支撑结构设计，满足实际情况下刚度和强度稳定性要求，提高工装结构热效率，并且优化了热压罐工艺参数，提高了复合材料构件质量，大幅降低了大型复合材料构件开发成本及风险。

一、热压罐成型工艺特点热压罐成型工艺是在热压罐真空中对复合材料坯料或交接结构进行密封，在罐体内均匀温度场对成型中零件施加温度压力，以达到所需形状和质量的一种成型工艺法。

成型过程特点是罐内压力均匀，真空带内零件在均匀压力下成型。

应用范围广，成型过程稳定，热压罐温度条件几乎可满足聚合物基复合材料成型工艺的所有要求。

热压罐成型工艺生产的层合板孔隙率低，力学性能稳定。

热压罐工艺存在一些缺陷，大型热压罐建设成本高，需专人操作，成型过程中能耗大，复杂的结构不适合高压罐成型工艺，可根据实际情况选择低成本的RTM成型工艺。

二、复合材料热压罐成型工装仿真工装是复合材料预制件固化中的载体，其结构形式与特征严重影响产品质量。

工装设包括材料选择、结构刚强度设计、温度均匀性分析等。

复合材料成型模具研究进展

复合材料成型模具研究进展复合材料因其轻质、高强度、耐腐蚀等优点而在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。

成型模具是复合材料制造的关键设备之一，其设计水平和制造质量直接影响到复合材料的制备效率和产品性能。

因此，对复合材料成型模具的研究具有重要意义。

本文将围绕复合材料成型模具的研究进展进行综述，主要涉及发展历程、研究现状、研究方法和发展趋势等方面。

早期复合材料成型模具通常是在金属或木板上进行手糊成型，随后逐步发展出了真空袋压成型、热压罐成型、树脂转移模塑（RTM）等多种成型技术。

随着计算机技术的进步，数字化模具设计逐渐成为主流，通过三维建模和仿真技术，实现了模具设计和生产的自动化与智能化。

目前，复合材料成型模具的研究主要集中在成型工艺、模具设计、生产流程等方面。

在成型工艺方面，研究人员针对不同种类的复合材料，开发了多种成型工艺，如手糊成型、真空袋压成型、热压罐成型、RTM、LFT等。

在模具设计方面，数字化模具设计技术已经得到了广泛应用，通过CAD、CAM等技术，实现了模具的高效设计与制造。

在生产流程方面，研究人员通过对生产流程的优化，提高了生产效率和降低了生产成本。

复合材料成型模具的研究方法包括传统的研究手段、现代的数值模拟方法、实验模态分析等。

传统的研究手段主要是通过试验和经验总结来指导模具设计和生产。

现代的数值模拟方法如有限元分析（FEA）和有限差分分析（FDA）等，可以帮助研究人员对模具设计和生产过程中可能出现的问题进行预测和优化。

实验模态分析则可以帮助研究人员了解模具的动态特性，为模具的优化设计提供依据。

随着科技的不断发展，复合材料成型模具的发展趋势主要体现在数字化、智能化、高效化等方面。

数字化技术使得模具的设计和制造过程更加精确、快速和高效。

智能化技术如人工智能和机器学习等的应用，使得模具的设计和制造过程更加智能和自动化。

高效化则要求在保证产品质量的前提下，尽可能提高生产效率和降低生产成本。

复合材料热压罐加工工艺方案设计说明

复合材料热压罐加工工艺方案设计说明下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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复合材料热压罐成型模具设计研究

模具热膨胀可采取一定的补偿方法，按经验公式及试验验证，以制件质心为中心，把整个制件按如下纠正系数缩小，在模具设计时按照缩小后的制件作为工程输入。
F=1/ [(T-P)×△T +1]，式中，F 为热膨胀纠正系数；T 为模具的热膨胀系数；P 为复合材料制件
胶模
1 1、2 均未固化
2 （a）共固化
模具结构，最终使最严重工况下的应力、应变值小于材料许用值乘以某一
回弹角因与模具材料，铺层方向安全系数（此安全系数一般为经验
及结构对称性有关，可通过数字模拟值，为安全起见，可考虑大于 1.5），并
及试验测试的方法得到，目前用的较尽可能使各处的安全系数偏差不大，
多的是通过经验值结合试验值来获这样才能有效减重。模具应力分析
晏冬秀上海飞机制造有限公司航空制
造技术研究所副主任研发工程师，高级工程师。从事过波音 737 水平尾翼制造技术工作 6 年；在空中客车公司从事 A350 结构设计工作 5 年；目前正从事 C919 复合材料结构件制造技术研究工作，主要研究方向为复合材料主承力结构件成型工艺、复合材料件成型模具以及复合材料结构件修理技术。
计模具时要把这些因素考虑进去。加上回弹角等于模
如收缩变形是否能通过模具结构的具夹角，使制件在
对称性来抵消，或后处理来消除；凸脱模回弹后符合工
模的收缩可能会有助于脱模，特别是程数模要求。
对于有微小闭角的零件，凹模的收缩将增加脱模的难度。通过考虑这些
应力分析准则
因素，结合复材制件的产品要求，来
合材料模具是一个不错的选择；对

复合材料模压成型设备中的模具设计与制造新技术研究

复合材料模压成型设备中的模具设计与制造新技术研究在复合材料模压成型设备中，模具设计与制造是关键的环节之一。

模具的质量和性能直接影响到复合材料制品的成型质量和生产效率。

因此，通过研究和应用新技术来改进模具设计与制造过程，对于提高复合材料制品的质量和生产效率具有重要意义。

一、模具设计新技术的研究与应用1. 计算机辅助设计（CAD）技术计算机辅助设计技术在模具设计中有着广泛应用。

通过CAD软件，设计师可以更加精确地绘制模具的几何形状，同时可以方便地进行模具的尺寸调整和修改。

此外，CAD技术还可以进行模具的虚拟装配和仿真分析，帮助设计师发现潜在的问题并优化设计。

2. 模具材料与热处理技术模具材料的选择对于模具寿命和工作性能有着重要的影响。

传统的模具材料如钢材具有较高的强度和硬度，但在高温或酸碱环境下容易受到腐蚀和磨损。

因此，研究新型高温合金材料、陶瓷材料等，可以提高模具的抗腐蚀性和耐磨性，延长模具的使用寿命。

同时，热处理技术也是改善模具性能的重要手段之一。

通过适当的热处理过程，可以改变模具材料的组织结构和硬度，提高其抗磨性和耐腐蚀性。

3. 三维打印技术近年来，三维打印技术在模具制造中得到了广泛的应用。

通过三维打印技术，可以直接将模具的三维模型转化成物理模型，大大缩短了制造周期。

此外，三维打印技术还可以制造出非常复杂的形状，满足一些特殊要求的模具设计。

二、模具制造新技术的研究与应用1. 数控加工技术数控加工技术在模具制造中是一种主要的加工方式。

与传统的机械加工方式相比，数控加工技术具有高效、精确和稳定的特点。

通过数控加工设备，可以实现对模具加工的自动化控制，提高加工精度和效率。

2. 激光焊接技术在模具制造过程中，往往需要对模具进行修复和改造。

传统的模具修复方式如电弧焊接存在着热影响区域大、局部变形等问题，对模具材料的性能产生不利影响。

而激光焊接技术由于焊接热输入低、焊缝细、变形小等优点而被广泛应用于模具的修复和改造中。

复合材料模压成型设备中热压技术新技术研究与优化

复合材料模压成型设备中热压技术新技术研究与优化随着科技的进步和产业的发展，复合材料在众多领域中得到广泛应用。

而复合材料的制备过程中，热压技术是一种重要的成型方法。

热压技术能够通过温度和压力的控制，使得复合材料在高温下形成固态。

然而，随着材料的多样化和应用领域的不断拓展，热压技术也需要不断研究和优化。

1. 热压技术的现状分析目前，热压技术在复合材料制备中已经得到广泛应用。

其中，传统的热压技术主要包括一次热压和多次热压两种方式。

一次热压是指在一定的温度和压力下，将预浸料或干纱布和树脂粘合剂加热压制的方法。

多次热压则是在多个不同温度和压力下进行多次热压制作。

这些传统的热压技术已经能够满足一定程度上的材料制备需求，但在某些特殊领域和对材料性能要求更高的情况下，这些技术仍然存在一些局限性。

2. 新技术的研究与发展为了克服传统热压技术的局限性，研究人员提出了一系列新的热压技术。

其中，最为重要和具有潜力的包括增压热压、电场辅助热压和超声波辅助热压等技术。

2.1 增压热压增压热压技术是将传统的热压技术与增压技术相结合的一种新型技术。

通过增加热压过程中的压力，可以提高热压过程中的温度和压力，并促进复合材料中的树脂流动和纤维重排，从而改善材料的密实性和性能。

2.2 电场辅助热压电场辅助热压技术是利用电场作用对复合材料进行热压的一种新技术。

通过在热压过程中施加电场，可以在复合材料中引入电热效应，从而加快材料的热传导和树脂的流动，提高材料的成型效率和性能。

2.3 超声波辅助热压超声波辅助热压技术是利用超声波振动对复合材料进行热压的一种新技术。

通过超声波的作用，可以改变材料中的温度分布和应力分布，促进树脂的流动和纤维的重排，从而提高材料的成型质量和性能。

3. 优化热压技术的方法与措施除了研究新技术外，还可以通过优化传统热压技术的参数和工艺流程来提高热压技术的质量和效率。

首先，可以通过调整热压过程中的温度和压力参数，来控制材料的成型时间和成型温度。

计算机辅助复合材料模具设计探讨

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，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。