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纤维增强复合材料预成型工艺优化及预成型机设计

詹跨岳  
【摘要】:纤维增强复合材料(FRP)以其优异的力学性能、性价比高等优点,被广泛地应用于车身轻量化中。高压树脂传递模塑成型工艺(HP-RTM)以其成型效率高、成型质量好等优点,成为面向汽车结构件成型工艺研究热点。预成型工艺在保证RTM成型制件的质量具有重要作用,预成型过程中的压边力可以减少预成型件诸如起皱等缺陷。本文将从预成型工艺方式与装置的创新方面开展研究,针对防皱压板装置进行改进设计,以探索如何控制FRP复合材料预成型缺陷,并设计配套预成型设备,以减少预成型制件的缺陷,提高制件的质量。论文的主要研究内容如下:(1)按增强材料对FRP复合材料进行分类,分析其制备工艺;对比手糊成型、拉挤成型、RTM成型工艺的特点以及缝合法、喷涂法、热模压法、热压法预成型工艺的适用范围,并根据热压预成型缺陷机理,结合压边力在预成型过程中作用,优化设计由夹手装置组成的随动分区压边预成型工艺。(2)根据优化的预成型工艺,细化由夹手组成的随动分区压边预成型装置,并对传统预成型机细节改进,设计预成型机的本体结构,形成整套预成型设备;其次,正确加载载荷与约束边界条件,静态分析预成型机机架,使其满足刚度与强度要求。(3)分析预成型机的运动规律、工作循环时间以及工作循环图,对比半闭环与全闭环两种嵌入式伺服控制系统的优缺点,以半闭环伺服控制系统搭建嵌入式伺服架构,从而设计出FRP复合材料预成型机的气压与电控控制系统。


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