尾槳葉梁成型設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、葉梁(樹酯基復(fù)合材料)熱壓成型過程中,存在著許多復(fù)雜的環(huán)節(jié),其中兩大關(guān)鍵技術(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成很大的影響,即溫度和壓力控制。對(duì)它們進(jìn)行完善的計(jì)算機(jī)控制和仿真是成型過程安全可靠、產(chǎn)品質(zhì)量合格的保障。 在溫度系統(tǒng)中,通過系統(tǒng)需求分析,首先從熱學(xué)性能、可加工性和機(jī)械性能三個(gè)方面對(duì)熱壓模具的材料進(jìn)行了選擇,確定熱壓模具的材料為模具鋼(5CrMnMo),然后根據(jù)項(xiàng)目需求和現(xiàn)有的技術(shù)條件,確定了溫控系統(tǒng)的加熱/制冷方案。最后根據(jù)熱壓設(shè)備幾個(gè)關(guān)鍵

2、部位處對(duì)隔熱材料的不同需求,選擇了聚四氟乙烯作為隔熱材料。同時(shí)對(duì)溫度控制系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和配置。 利用ANSYS分析了葉梁熱壓后的溫度分布情況,分析結(jié)果表明葉梁溫差為6.398℃,與實(shí)際測(cè)量一致,但是距離要求溫差在2％以內(nèi)的要求相差太大。本課題要求溫度均勻一致,這樣大的溫差顯然不符合要求。之后對(duì)影響熱壓面溫度均勻性的原因進(jìn)行分析。首先分析了熱壓模具和周圍環(huán)境之間的熱損失對(duì)熱壓面穩(wěn)態(tài)溫度均勻性的影響,給出了在熱壓頭側(cè)面加隔

3、熱材料和調(diào)節(jié)加熱功率的解決方案：其次從熱壓頭材料的熱擴(kuò)散率的角度出發(fā),分析了熱擴(kuò)散率對(duì)熱壓面動(dòng)態(tài)溫度均勻性的影響,并分別從保持現(xiàn)有熱壓頭結(jié)構(gòu)不變和改變熱壓頭結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面,給出了增大熱壓模具熱擴(kuò)散率的解決方案。最后采用在葉梁兩端溫度較低的區(qū)域并聯(lián)兩個(gè)管排式結(jié)構(gòu)加熱器來解決溫度分布不均勻的問題。方案選定好后,采用ANSYS軟件進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn),有規(guī)律的改變管路在模具內(nèi)的分布進(jìn)行瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析,得到的分析結(jié)果溫差為0.187℃,滿足溫差要求。

4、 在壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,本課題設(shè)計(jì)了熱壓系統(tǒng)的液壓回路包括前后回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、主蓄能器回路、增壓蓄能器回路和增壓控制回路,繼而對(duì)壓力控制系統(tǒng)做了總體設(shè)計(jì),采用工控機(jī)與可編程控制器(PLC)構(gòu)成的兩級(jí)控制模式,負(fù)責(zé)熱壓機(jī)的動(dòng)作順序控制和壓力的控制。建立了壓力控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB的SIMULINK工具箱對(duì)其進(jìn)行了仿真,建模、仿真和分析,得到了系統(tǒng)在常規(guī)PID控制器作用下對(duì)不同控制信號(hào)的響應(yīng)曲線和特性參數(shù),定量地