尾槳葉梁成型設備關鍵技術研究.pdf

1、葉梁(樹酯基復合材料)熱壓成型過程中,存在著許多復雜的環(huán)節(jié),其中兩大關鍵技術對產品質量造成很大的影響,即溫度和壓力控制。對它們進行完善的計算機控制和仿真是成型過程安全可靠、產品質量合格的保障。 在溫度系統(tǒng)中,通過系統(tǒng)需求分析,首先從熱學性能、可加工性和機械性能三個方面對熱壓模具的材料進行了選擇,確定熱壓模具的材料為模具鋼(5CrMnMo),然后根據項目需求和現有的技術條件,確定了溫控系統(tǒng)的加熱/制冷方案。最后根據熱壓設備幾個關鍵

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

3、熱材料和調節(jié)加熱功率的解決方案：其次從熱壓頭材料的熱擴散率的角度出發(fā),分析了熱擴散率對熱壓面動態(tài)溫度均勻性的影響,并分別從保持現有熱壓頭結構不變和改變熱壓頭結構兩個方面,給出了增大熱壓模具熱擴散率的解決方案。最后采用在葉梁兩端溫度較低的區(qū)域并聯兩個管排式結構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軟件進行改進實驗,有規(guī)律的改變管路在模具內的分布進行瞬態(tài)溫度場分析,得到的分析結果溫差為0.187℃,滿足溫差要求。

4、 在壓力控制系統(tǒng)的設計上,本課題設計了熱壓系統(tǒng)的液壓回路包括前后回路、出口節(jié)流調速回路、主蓄能器回路、增壓蓄能器回路和增壓控制回路,繼而對壓力控制系統(tǒng)做了總體設計,采用工控機與可編程控制器(PLC)構成的兩級控制模式,負責熱壓機的動作順序控制和壓力的控制。建立了壓力控制系統(tǒng)的數學模型,利用MATLAB的SIMULINK工具箱對其進行了仿真,建模、仿真和分析,得到了系統(tǒng)在常規(guī)PID控制器作用下對不同控制信號的響應曲線和特性參數,定量地