复合材料热压机结构与控制设计
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根 据工作 原 理 ， 用 一个 由上 模 和 下 模 分 开 并 采
图 １ 上 模 夹 紧 结 构 示 意 图
１上 模 ；一 紧油缸 一 ２顶
Ｆ ｇ Ｄｉｇ ａ ｏ ｈｅ ｕ ｐｅ ｉ ｌ ｍｐ ｎ ｉ ．１ ａ ｒ ｍ ｆｔ ｐ ｒｄ ｅ ｄ ａ ｉ ｇ
（） １ 上模 固定设 计 为 了方 便 工 人 操 作 ， 模 部 分采 用 单 梁旋 转 结 上
且经过合模可组合在一起的模具 ， 上模 固定 ， 下模在 液压 缸 的作用 下 向上运 动 与上模 合 模 。上模 设 计 了
收 稿 日期 ：２ １ ￣１１ ０ ０ —５ 作者简介 ：刘林阴 ，硕士研究生 ，主要研究先进树脂基复合材料制造技术及装备。 Ｆ ／ＣＭ ２ ０． ． ＲＰ ０１ Ｎｏ ６
艺参 数 设 计 了热 压 机 总体 结 构 ， 括 夹 紧 结 构 、 转 结 构 、 热 加 压 结 构 等 ， 绍 了其 工 作 原 理 和 设 计 特 点 。控 制 部 分 采 用 包 翻 加 介 Ｐ Ｃ控 制 电磁 比例 阀调 节 液 油 油 压 、 Ｌ 油缸 位 置 ， 温 度 进 行 模 糊 自整 定 ＰＤ 闭 环 控 制 ， 制 出控 制 总体 流 程 图。 实验 结 果 证 对 Ｉ 绘
的控制 是其 关键 点也 是难 点 之一 。针 对这 两 个 工艺
具升 温 ， 温度 传感 器插 在上 模具 中 ， 于及 时 反馈 温 便 度信 号 。
２ ２ １ 上 模设 计 ．．
上模 设计 主要 由三部分 组 成 ：
参数 ， 计 了复合 材料 热压 机 总体结 构 与控 制 方 案 ， 设 介 绍 了热压机 机 械 系统 的组 成 、 作 原 理 和 设 计 特 工 点 ， 用 Ｐ Ｃ控 制 电磁 比例 阀 调 节 液 油 油 压 、 缸 采 Ｌ 油 位 置 ， 时 Ｐ Ｃ对 温 度进 行 模糊 自整 定 ＰＤ 闭环 控 同 Ｌ Ｉ
构， 此结构 的抗冲击性能差 ， 当受到下模 的压力 时可能
发生晃 动而影 响其 加工 精度 ， 因此 该机 构设 计 了卡紧 油缸 以使上模 受 到下模 的 压力 时能 够很好 地 合模 ， 确 保加工 精度 。其 结构 图如 图 １所示 （ 卡紧 部分 共有 ４ 个液压缸 ， 图中显示其 中两个 ， 另外两个与之对称 ） 。
２ １ 第 ６期 ００年
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
５ ９
复 合材 料 热 压 机 结构 与 控 制设 计
刘 林 阴 ，杨 涛 ， 高殿 斌
（ 津 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ，天 津 ３ ０ ６ ） 天 ０ １０
摘要 ：复合材料经热压 固化后成 型 ， 热压过程 中的工艺参数如温度 、 力是 复合材料成型的 两个 重要 参数 ， 对这 两个工 压 针
明， 复合材料构件压 力、 温度等能够 满足 工艺要 求。
关键 词 ：热 压 机 ；压 力 ；温 度 控 制 ；Ｐ Ｃ Ｌ 中 图 分 类 号 ：Ｔ １２ Ｐ ３ Ｈ ２ ；Ｔ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ ０ ０ ０ ５ ０ ０３— ９ ９ ２ １ ）６— ０ ９— ４
复合材料热压机 结构与控制设计
２１ ００年 １ １月
（） ２ 上模 翻转 安装 翻转 油缸 对 上模 进 行 翻转 ， 翻转 油 缸 大 小 根据上模 重量 选择 ：
根 据 ： Ｐ×Ｖ＝ Ｌ ×Ｂ× Ｈ ｍ＝ ｐ×
Ｇ ＝ ｍｇ
排列 ， 由于上 模具 直接 固定在 上模 板上 ， 以要求 上 所 加热板 底部 厚度 较 下 加 热板 上 部 厚度 要 大 ， 以避 免 钻孔 时打漏 油腔 造成漏 油现 象 ， 结构如 图 ３所 示 。 其
固定 和 翻转 装 置 ， 主 要 动力 来 自四个 夹 紧 液 压 缸 其 与 翻转油 缸 ， 夹紧 液压 缸 的作用 是将 上 模 固定 ， 免 避
下模 加压 时所 引起 的晃 动 ， 翻转 油 缸 的作 用 是 使 上 模进 行 ９ ０度 范 围内任 意方 向 翻转 ， 方便 工 人对 模 具 进行 清理 与安 装构 件 。上模 的上层 和下 模 的下 层 装
制。实验结果证明 ， 复合材料构件压力 、 温度等能够 满 足工 艺要求 。
２ 热 压 机 结 构 设 计
２ １ 工 作原理 ．
复合 材料 由树脂 和纤维组成 ， 其模压 成 型是将一 定量缠 绕成型 的预浸料放 入金 属对模 中， 一定 的温 在 度和压力 作用 下 ， 预浸 料 在模 腔 内受 热塑 化 ， 动 使 流 并充满模 腔成 型 固化 而 获得 制 品 ｊ 。要 求 模 压成 型 的模具 具有高强度 、 高精度 、 高温 的特 点 。 耐 ２ ２ 结构 设计 ．
有热 油板 ， 内排 布有 导油 管 ， 板 通过 加热 导 热 油给 模
能 的不 同要 求 ， 进 树 脂 基 复合 材 料 可 采 用 不 同 的 先 成 型工 艺 … 。其 中热压 成 型工 艺是将 一 定量 的 预浸 料 加入 金属 对模 内 ， 经加 热 、 压 固化成 型 的工艺 方 加 法 ， 主要优 点 是 ： 产 效 率 高 ， 于 实 现 规 模 化 生 其 生 便 产 ； 品尺 寸精 度 高 、 复 性好 、 一 次 成 型 结 构 复 产 重 能 杂的制品＿ 。传统 的热压机种类繁多 ， ２ Ｊ 温度和压力
１ 前
言
目前 ， 先进树 脂 基 复 合 材 料 主 要 成 型 工 艺 包 括 热 压罐 技术 、 Ｔ Ｒ Ｍ成 型 技 术 、 绕 成 型技 术 、 挤 成 缠 拉 型技术 、 压成 型技 术 、 热 自动铺 放技 术 等 。根 据 不 同
类 型 的复合 材料 ， 同形 状 的构件 以及 构 件质 量 、 不 性
２ １ ２ 下模设 计 ．．
图 １ 上 模 夹 紧 结 构 示 意 图
１上 模 ；一 紧油缸 一 ２顶
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（） １ 上模 固定设 计 为 了方 便 工 人 操 作 ， 模 部 分采 用 单 梁旋 转 结 上
且经过合模可组合在一起的模具 ， 上模 固定 ， 下模在 液压 缸 的作用 下 向上运 动 与上模 合 模 。上模 设 计 了
收 稿 日期 ：２ １ ￣１１ ０ ０ —５ 作者简介 ：刘林阴 ，硕士研究生 ，主要研究先进树脂基复合材料制造技术及装备。 Ｆ ／ＣＭ ２ ０． ． ＲＰ ０１ Ｎｏ ６
艺参 数 设 计 了热 压 机 总体 结 构 ， 括 夹 紧 结 构 、 转 结 构 、 热 加 压 结 构 等 ， 绍 了其 工 作 原 理 和 设 计 特 点 。控 制 部 分 采 用 包 翻 加 介 Ｐ Ｃ控 制 电磁 比例 阀调 节 液 油 油 压 、 Ｌ 油缸 位 置 ， 温 度 进 行 模 糊 自整 定 ＰＤ 闭 环 控 制 ， 制 出控 制 总体 流 程 图。 实验 结 果 证 对 Ｉ 绘
的控制 是其 关键 点也 是难 点 之一 。针 对这 两 个 工艺
具升 温 ， 温度 传感 器插 在上 模具 中 ， 于及 时 反馈 温 便 度信 号 。
２ ２ １ 上 模设 计 ．．
上模 设计 主要 由三部分 组 成 ：
参数 ， 计 了复合 材料 热压 机 总体结 构 与控 制 方 案 ， 设 介 绍 了热压机 机 械 系统 的组 成 、 作 原 理 和 设 计 特 工 点 ， 用 Ｐ Ｃ控 制 电磁 比例 阀 调 节 液 油 油 压 、 缸 采 Ｌ 油 位 置 ， 时 Ｐ Ｃ对 温 度进 行 模糊 自整 定 ＰＤ 闭环 控 同 Ｌ Ｉ
构， 此结构 的抗冲击性能差 ， 当受到下模 的压力 时可能
发生晃 动而影 响其 加工 精度 ， 因此 该机 构设 计 了卡紧 油缸 以使上模 受 到下模 的 压力 时能 够很好 地 合模 ， 确 保加工 精度 。其 结构 图如 图 １所示 （ 卡紧 部分 共有 ４ 个液压缸 ， 图中显示其 中两个 ， 另外两个与之对称 ） 。
２ １ 第 ６期 ００年
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
５ ９
复 合材 料 热 压 机 结构 与 控 制设 计
刘 林 阴 ，杨 涛 ， 高殿 斌
（ 津 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ，天 津 ３ ０ ６ ） 天 ０ １０
摘要 ：复合材料经热压 固化后成 型 ， 热压过程 中的工艺参数如温度 、 力是 复合材料成型的 两个 重要 参数 ， 对这 两个工 压 针
明， 复合材料构件压 力、 温度等能够 满足 工艺要 求。
关键 词 ：热 压 机 ；压 力 ；温 度 控 制 ；Ｐ Ｃ Ｌ 中 图 分 类 号 ：Ｔ １２ Ｐ ３ Ｈ ２ ；Ｔ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ ０ ０ ０ ５ ０ ０３— ９ ９ ２ １ ）６— ０ ９— ４
复合材料热压机 结构与控制设计
２１ ００年 １ １月
（） ２ 上模 翻转 安装 翻转 油缸 对 上模 进 行 翻转 ， 翻转 油 缸 大 小 根据上模 重量 选择 ：
根 据 ： Ｐ×Ｖ＝ Ｌ ×Ｂ× Ｈ ｍ＝ ｐ×
Ｇ ＝ ｍｇ
排列 ， 由于上 模具 直接 固定在 上模 板上 ， 以要求 上 所 加热板 底部 厚度 较 下 加 热板 上 部 厚度 要 大 ， 以避 免 钻孔 时打漏 油腔 造成漏 油现 象 ， 结构如 图 ３所 示 。 其
固定 和 翻转 装 置 ， 主 要 动力 来 自四个 夹 紧 液 压 缸 其 与 翻转油 缸 ， 夹紧 液压 缸 的作用 是将 上 模 固定 ， 免 避
下模 加压 时所 引起 的晃 动 ， 翻转 油 缸 的作 用 是 使 上 模进 行 ９ ０度 范 围内任 意方 向 翻转 ， 方便 工 人对 模 具 进行 清理 与安 装构 件 。上模 的上层 和下 模 的下 层 装
制。实验结果证明 ， 复合材料构件压力 、 温度等能够 满 足工 艺要求 。
２ 热 压 机 结 构 设 计
２ １ 工 作原理 ．
复合 材料 由树脂 和纤维组成 ， 其模压 成 型是将一 定量缠 绕成型 的预浸料放 入金 属对模 中， 一定 的温 在 度和压力 作用 下 ， 预浸 料 在模 腔 内受 热塑 化 ， 动 使 流 并充满模 腔成 型 固化 而 获得 制 品 ｊ 。要 求 模 压成 型 的模具 具有高强度 、 高精度 、 高温 的特 点 。 耐 ２ ２ 结构 设计 ．
有热 油板 ， 内排 布有 导油 管 ， 板 通过 加热 导 热 油给 模
能 的不 同要 求 ， 进 树 脂 基 复合 材 料 可 采 用 不 同 的 先 成 型工 艺 … 。其 中热压 成 型工 艺是将 一 定量 的 预浸 料 加入 金属 对模 内 ， 经加 热 、 压 固化成 型 的工艺 方 加 法 ， 主要优 点 是 ： 产 效 率 高 ， 于 实 现 规 模 化 生 其 生 便 产 ； 品尺 寸精 度 高 、 复 性好 、 一 次 成 型 结 构 复 产 重 能 杂的制品＿ 。传统 的热压机种类繁多 ， ２ Ｊ 温度和压力
１ 前
言
目前 ， 先进树 脂 基 复 合 材 料 主 要 成 型 工 艺 包 括 热 压罐 技术 、 Ｔ Ｒ Ｍ成 型 技 术 、 绕 成 型技 术 、 挤 成 缠 拉 型技术 、 压成 型技 术 、 热 自动铺 放技 术 等 。根 据 不 同
类 型 的复合 材料 ， 同形 状 的构件 以及 构 件质 量 、 不 性
２ １ ２ 下模设 计 ．．