飞机用复合材料成型模具逆向建模与制造工艺研究

【摘要】：随着复合材料在飞机中的应用比例越来越大,对复合材料成型工装的要求越来越高,对航空模具生产制造部门的工艺提出了严峻的挑战。在复合材料成型过程中复合材料成型模具决定了复材零件的外廓尺寸、理论外形、零件表面质量、零件内部质量等。不难看出,成型模具作为复合材料零件重要的工艺装备,很大程度上决定着复材零件的产品质量及零件制造周期。目前飞机用复材模具一般为薄板框架式,材料一般采用Invar合金钢。复合材料成型模具的制造工艺也从普通加工为主的加工方式变为以数控加工为主的加工方式。而由于历史的局限,老旧机型的复合材料成型模具为铸铝件,且其制造依据是以模拟量进行传递的。因此如何快捷有效的将模拟量转换成数字量,并制定合理的模具制造工艺成为了飞机用复合材料成型模具制造的重要难点之一。本文以新型号研制面临的实际问题出发研究了逆向建模的方法和逆向建模在复合材料成型模具中的应用及制造工艺问题。利用HandSCAN300三维激光扫描仪,给出了模具的点云数据;设计了合理的扫描路径,提高了数据采集的精度。通过CATIA软件对点云数据进行预处理,提高了模型构建的速度和质量。完成了某型机复合材料成型模具的数据采集、数据处理以及逆向建模。通过对复合材料成型模具总体制造流程及下料切割、型板精准成型、气密焊接、热处理以及数控加工等关键工序进行了研究制定了合理的模具制造工艺。最后进行了验证性实验,根据上述逆向建模的方法构建了复合材料成型模具三维数模。并验证了工艺方案的可行性。