復(fù)合材料制品模具設(shè)計制造及其案例

 
第1章復(fù)合材料制品及其組合材料簡介1
1.1不飽和聚酯樹脂基本概念1
1.1.1聚酯的反應(yīng)1
1.1.2高分子3
1.1.3聚酯4
1.1.4樹脂4
1.1.5不飽和聚酯樹脂的分類和用途7
1.2不飽和聚酯樹脂加工和應(yīng)用的原料8
1.2.1不飽和聚酯樹脂的交聯(lián)劑、阻聚劑和緩聚劑9
1.2.2不飽和聚酯樹脂的引發(fā)劑9
1.2.3不飽和聚酯樹脂的促進(jìn)劑10
1.2.4稀釋劑10
1.2.5填料10
1.2.6脫模劑13
1.2.7不飽和聚酯樹脂固化過程的表觀特征變化14
1.2.8固化劑和促進(jìn)劑加入量對樹脂固化的影響14
1.2.9施工環(huán)境對樹脂固化的影響15
1.3不飽和聚酯樹脂的發(fā)展簡史與特性15
1.3.1不飽和聚酯樹脂發(fā)展史15
1.3.2不飽和聚酯樹脂與國外發(fā)達(dá)國家的差距18
1.4聚酯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的發(fā)展19
1.4.1玻璃纖維復(fù)合材料19
1.4.2玻璃纖維的物理性能和化學(xué)性能21
1.4.3復(fù)合材料的三大要素24
1.4.4玻璃纖維的主要制品25
1.4.5玻璃纖維表面處理26
1.4.6玻璃鋼的特性和應(yīng)用26
1.4.7玻璃鋼的發(fā)展遠(yuǎn)景33
1.5芳綸纖維（凱芙拉纖維）34
1.5.1芳綸纖維的性能34
1.5.2凱芙拉纖維的用途35
1.6碳纖維38
1.6.1制造40
1.6.2性能40
1.6.3應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r41
1.7硼纖維42
1.7.1性能42
1.7.2硼纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料43
1.7.3硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料44
1.7.4應(yīng)用44
1.8晶須與陶瓷基復(fù)合材料45
1.8.1晶須46
1.8.2金屬晶須47
1.8.3陶瓷基復(fù)合材料49
1.9其他增強(qiáng)纖維53
1.9.1石棉纖維53
1.9.2納米復(fù)合材料53
1.9.3石墨烯58
1.9.4塑木復(fù)合材料63第2章國內(nèi)目前主要復(fù)合材料成型工藝介紹66
2.1接觸低壓（手糊）成型工藝68
2.1.1原材料68
2.1.2模具73
2.1.3模具材料要求75
2.1.4脫模劑的要求和種類76
2.2手糊成型工藝77
2.2.1手糊成型工藝的定義和特點77
2.2.2復(fù)合材料成型工藝三要素與成型條件77
2.2.3手糊成型工藝方法78
2.2.4手糊成型工藝流程81
2.2.5糊制83
2.2.6固化85
2.2.7脫模85
2.2.8后處理86
2.2.9復(fù)合材料制品缺陷的修復(fù)86
2.3不飽和聚酯樹脂的噴射成型86
2.3.1噴射成型87
2.3.2工藝過程88
2.3.3噴射成型設(shè)備89
2.3.4噴射成型工藝參數(shù)的控制91
2.3.5噴射成型工藝要點92
2.3.6噴射成型制品缺陷與防治93
2.4復(fù)合材料袋壓成型工藝93
2.4.1加壓袋成型法94
2.4.2真空袋成型法96
2.4.3熱壓罐成型法100
2.5復(fù)合材料模壓成型103
2.5.1模壓成型工藝方法簡介103
2.5.2機(jī)械雙模（對合模）成型106
2.5.3樹脂傳遞模塑（RTM）成型法110
2.5.4纖維纏繞成型工藝120
2.6復(fù)合材料拉擠成型129
2.6.1拉擠成型的原理、優(yōu)缺點和應(yīng)用130
2.6.2拉擠成型材料131
2.6.3拉擠成型工藝、設(shè)備和工藝參數(shù)135
2.6.4拉擠工藝參數(shù)139
2.6.5拉擠制品的缺陷與控制139
2.7復(fù)合材料制品的切割加工和前、后處理工藝140
2.7.1復(fù)合材料制品的切割加工工藝140
2.7.2切割模具142
2.7.3切割刀具142
2.7.4復(fù)合材料制品的前、后處理工藝143第3章復(fù)合材料制品成型質(zhì)量要求與模具設(shè)計原理144
3.1復(fù)合材料制品成型模設(shè)計的類型和要求144
3.1.1復(fù)合材料模具的分類144
3.1.2成型模一般結(jié)構(gòu)要求145
3.2復(fù)合材料制品加工模具的設(shè)計程序147
3.2.1復(fù)合材料制品成型模的設(shè)計程序147
3.2.2復(fù)合材料制品切割模具的設(shè)計程序151
3.3復(fù)合材料模具設(shè)計的制品形體分析153
3.3.1成型工藝要素153
3.3.2形體與障礙體要素154
3.3.3型孔與型槽要素157
3.3.4運動與干涉要素158
3.3.5外觀與缺陷要素158
3.3.6材料與批量要素159
3.3.7污染與疲勞要素159
3.4復(fù)合材料成型模結(jié)構(gòu)方案的可行性分析與論證160
3.4.1模具結(jié)構(gòu)方案可行性分析與最佳優(yōu)化方案可行性分析160
3.4.2復(fù)合材料制品上的痕跡與痕跡技術(shù)162
3.4.3復(fù)合材料制品上模具結(jié)構(gòu)缺陷預(yù)測對成型模結(jié)構(gòu)方案的影響163
3.4.4成型模機(jī)構(gòu)的確定163
3.4.5復(fù)合材料成型模結(jié)構(gòu)方案最終的確定163
3.4.6成型模結(jié)構(gòu)方案的校核164
3.4.7成型模制造方案的制定164
3.4.8成型模的設(shè)計或造型164第4章復(fù)合材料制品的模具用材選用及熱表處理166
4.1非金屬模具材料166
4.1.1石膏167
4.1.2石頭、水泥和玻璃167
4.1.3樹脂、塑料與玻璃鋼168
4.1.4木材與夾布膠木170
4.1.5陶瓷174
4.2有色金屬模具材料175
4.2.1分類175
4.2.2鋅基合金176
4.2.3鈹銅合金177
4.2.4鋁合金177
4.2.5鑄鋁合金177
4.2.6鍛鋁合金178
4.3傳統(tǒng)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和用途179
4.3.1分類179
4.3.2普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能與用途180
4.3.3普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途對比181
4.4傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼的性能和用途182
4.4.1優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的分類182
4.4.2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼合金元素含量與牌號183
4.4.330鋼183
4.4.445鋼184
4.4.545Mn鋼185
4.5傳統(tǒng)碳素工具鋼的性能和用途186
4.5.1工具鋼分類186
4.5.2T8A工具鋼187
4.5.3T10A工具鋼188
4.6傳統(tǒng)低合金工具鋼的性能與用途189
4.6.1CrWMn鋼189
4.6.29Mn2V鋼190
4.7新型基體鋼和高耐磨高強(qiáng)韌性鋼的性能與熱處理191
4.7.1CG2（6Cr4Mo3NiWV）鋼192
4.7.2GM（9Cr6W3Mo2V2）鋼193
4.8新型低變形和微變形冷作模具鋼的性能和熱處理194
4.8.19CrWMn鋼194
4.8.2Cr4W2MoV鋼195
4.9新型耐腐蝕冷作模具鋼的性能和熱處理196
4.9.19Cr18鋼197
4.9.29Cr18MoV鋼197
4.10新型空淬和油淬類型及火焰淬火冷作模具鋼198
4.10.1新型空淬類型冷作模具鋼198
4.10.2GCr15新型油淬類型冷作模具鋼199
4.10.3SX105V新型火焰淬火冷作模具鋼201
4.11專用模具鋼202
4.11.1P20（3Cr2Mo）鋼202
4.11.2PCR（0Cr16Ni4Cu3Nb）鋼205
4.11.3S136高壽命耐腐蝕鏡面模具鋼207
4.12模具用鋼的熱處理208
4.12.1常用熱處理的工藝209
4.12.2模具的制造工藝路線210
4.12.3模具鋼材熱處理技術(shù)的發(fā)展211
4.12.4火焰淬火處理211
4.12.5深冷處理212
4.13模具鋼材表面熱處理技術(shù)212
4.13.1鹽浴滲釩處理213
4.13.2氮化熱處理214
4.13.3物理蒸鍍技術(shù)217
4.13.4低壓氮化技術(shù)223
4.14模具鋼材表面處理技術(shù)224
4.14.1PVD和CVD涂層方法 224
4.14.2可控離子滲入技術(shù)224
4.14.3等離子噴涂225第5章復(fù)合材料接觸低壓成型模的設(shè)計226
5.1復(fù)合材料制品成型模設(shè)計分類和原理及要求226
5.1.1復(fù)合材料模具的分類226
5.1.2復(fù)合材料成型模設(shè)計原理227
5.1.3復(fù)合材料制品成型模設(shè)計的要求227
5.2復(fù)合材料制品非金屬材料成型模的設(shè)計228
5.2.1石膏玻璃鋼成型模具的設(shè)計228
5.2.2木材、玻璃鋼成型模具的設(shè)計232
5.2.3樹脂、硅膠、玻璃鋼和塑料成型模具的設(shè)計235
5.3金屬材料成型模具的設(shè)計236
5.3.1玻璃鋼制品有色金屬材料成型模具的設(shè)計237
5.3.2玻璃鋼制品鑄鐵材料成型模具的設(shè)計237
5.3.3鑄鋼、鍛鋼與鋼制玻璃鋼制品成型模的設(shè)計238
5.4玻璃鋼制品組合式成型模具的設(shè)計243
5.4.1木制組合式成型模的設(shè)計243
5.4.2木材組合對合模的設(shè)計245
5.4.3鋁制組合對合模的設(shè)計246
5.4.4吹風(fēng)機(jī)玻璃鋼外殼凸、凹對合成型模工作件加工工藝252第6章復(fù)合材料制品對合鉆模的設(shè)計與制造261
6.1玻璃鋼盒體對合鉆模的設(shè)計和制造261
6.1.1玻璃鋼盒體材料和技術(shù)要求261
6.1.2玻璃鋼盒體的裱糊成型分析262
6.1.3玻璃鋼盒體成型（裱糊）鉆模結(jié)構(gòu)的原理262
6.1.4盒體成型（裱糊）鉆模結(jié)構(gòu)設(shè)計263
6.1.5左、右凹模熱處理與加工264
6.1.6激光切割加工266
6.2三通接頭油缸內(nèi)抽芯及內(nèi)外組合對合成型模的設(shè)計267
6.2.1玻璃鋼三通管接頭形體分析及對其裱糊成型的要求267
6.2.2三通管接頭對合成型模的結(jié)構(gòu)方案分析267
6.2.3三通管接頭對合成型模的結(jié)構(gòu)271
6.2.4三通管接頭的裱糊272
6.2.5機(jī)械形式三通管接頭對合成型模的結(jié)構(gòu)272
6.3玻璃鋼罩殼油缸內(nèi)抽芯內(nèi)、外組合對合模的設(shè)計274
6.3.1罩殼形體分析274
6.3.2罩殼對合成型模結(jié)構(gòu)方案分析275
6.3.3罩殼對合成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計277
6.4供氧面罩外殼對合模的設(shè)計與制造280
6.4.1供氧面罩外殼280
6.4.2供氧面罩外殼成型工藝分析281
6.4.3供氧面罩外殼對合成型模的設(shè)計283
6.4.4凹、凸模和安裝板的加工284
6.5通風(fēng)管手動與半自動及全自動對合模的設(shè)計285
6.5.1通風(fēng)管形體分析285
6.5.2玻璃鋼通風(fēng)管成型鉆模結(jié)構(gòu)方案分析286
6.5.3方形通風(fēng)管組合式手動對合成型鉆模設(shè)計287
6.5.4方形通風(fēng)管組合式半自動對合成型鉆模設(shè)計289
6.5.5方形通風(fēng)管全自動組合式對合成型模設(shè)計方案293第7章復(fù)合材料真空袋和熱壓罐及模壓成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計295
7.1復(fù)合材料制品真空袋成型法成型凸模的設(shè)計295
7.1.1碳纖維椅靠及其真空袋成型整體凸模的設(shè)計296
7.1.2碳纖維椅靠真空袋壓成型296
7.2玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼真空袋成型組合凸模的設(shè)計297
7.2.1玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼的形體分析298
7.2.2玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼成型方案分析298
7.2.3玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼組合成型模結(jié)構(gòu)的分析300
7.2.4玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼成型模的設(shè)計302
7.2.5玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼真空袋成型303
7.2.6玻璃鋼抽油煙機(jī)罩殼激光切割加工304
7.3復(fù)合材料制品真空袋成型法成型凹模的設(shè)計305
7.3.1玻璃鋼洗手池真空袋成型整體凹模的設(shè)計305
7.3.2玻璃鋼弧形殼體真空袋成型組合凹模的設(shè)計306
7.4復(fù)合材料制品熱壓灌法成型凸模的設(shè)計307
7.4.1碳纖維椅框形體分析308
7.4.2碳纖維椅框熱壓罐組合成型凸模的設(shè)計309
7.4.3碳纖維椅框熱壓罐成型309
7.5碳纖維彎形外殼熱壓罐成型模的設(shè)計310
7.5.1彎形外殼形體分析310
7.5.2彎形外殼成型模結(jié)構(gòu)方案分析與設(shè)計311
7.5.3彎形外殼成型模三模塊抽芯動作的分解311
7.5.4彎形外殼熱壓罐成型 313
7.5.5彎形外殼的激光切割加工314
7.6復(fù)合材料制品熱壓罐法成型凹模的設(shè)計315
7.6.1椅盆熱壓罐整體成型凹模的設(shè)計315
7.6.2弧形盒熱壓罐組合成型凹模的設(shè)計316
7.7碳纖維復(fù)雜頭盔外殼熱壓罐成型模的設(shè)計320
7.7.1頭盔外殼形體分析321
7.7.2頭盔外殼熱壓罐成型模結(jié)構(gòu)方案的分析322
7.7.3頭盔外殼熱壓罐成型模的設(shè)計324
7.7.4頭盔外殼熱壓罐成型325
7.8玻璃鋼外殼油壓機(jī)模壓成型模的設(shè)計326
7.8.1玻璃鋼外殼形體與模具結(jié)構(gòu)方案分析326
7.8.2外殼壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計327
7.9玻璃鋼罩殼壓模倒裝形式結(jié)構(gòu)的設(shè)計328
7.9.1玻璃鋼罩殼形體與模具結(jié)構(gòu)方案分析328
7.9.2罩殼壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計329
7.9.3罩殼壓模與油壓機(jī)滑軌的安裝330第8章各種類型頭盔外殼復(fù)合材料袋壓成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計332
8.1各種類型頭盔外殼玻璃鋼產(chǎn)品袋壓成型原理332
8.1.1玻璃鋼產(chǎn)品的成型質(zhì)量要求332
8.1.2玻璃鋼產(chǎn)品袋壓成型原理334
8.2簡易的袋壓成型模設(shè)計336
8.2.1簡易的袋壓成型工藝336
8.2.2具有左右凸臺頭盔外殼的簡易袋壓成型模設(shè)計337
8.2.3簡易的袋壓成型模制造工藝337
8.3局部凸模袋壓成型338
8.3.1局部凸模袋壓成型原理340
8.3.2局部凸模袋壓成型模結(jié)構(gòu)的設(shè)計341
8.3.3局部凸模袋壓成型模的設(shè)計342
8.3.4局部凸模袋壓成型模制造工藝343
8.4可移動組合形式凸模成型模的設(shè)計345
8.4.1對象零件的資料與形體分析及頭盔外殼成型模凹模結(jié)構(gòu)的分析345
8.4.2可移動整體凸模袋壓成型原理345
8.4.3可移動組合凸模袋壓成型模的設(shè)計349
8.4.4可移動組合凸模袋壓成型模制造工藝350
8.5高效袋壓成型模355
8.5.1高效袋壓成型工藝分析355
8.5.2高效袋壓成型模的設(shè)計355
8.5.3提高生產(chǎn)率的措施357第9章復(fù)合材料RTM成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計359
9.1警用防彈頭盔外殼RTM技術(shù)成型鉆模設(shè)計359
9.1.1防彈頭盔簡介359
9.1.2防彈頭盔外殼與成型的要求360
9.1.3警用防彈頭盔外殼成型工藝分析361
9.1.4警用防彈頭盔外殼手動脫模成型模結(jié)構(gòu)方案分析362
9.1.5警用防彈頭盔外殼成型模的設(shè)計365
9.2警用防彈頭盔外殼RTM技術(shù)機(jī)械形式成型鉆模設(shè)計366
9.2.1防彈頭盔簡介366
9.2.2警用防彈頭盔外殼成型方法367
9.2.3警用防彈頭盔外殼RTM機(jī)械成型模設(shè)計367
9.3復(fù)雜頭盔外殼RTM技術(shù)成型鉆模設(shè)計370
9.3.1復(fù)雜頭盔外殼形體分析370
9.3.2復(fù)雜頭盔外殼的成型分析370
9.3.3復(fù)雜頭盔外殼成型模結(jié)構(gòu)方案可行性分析371
9.3.4復(fù)雜頭盔外殼成型模結(jié)構(gòu)的設(shè)計372
9.4復(fù)雜頭盔外殼成型模內(nèi)、外模塊的加工374
9.4.1成型模外模塊的加工374
9.4.2成型模內(nèi)模塊的加工377
9.5頭盔內(nèi)殼成型（裱糊）鉆模結(jié)構(gòu)方案的分析與設(shè)計380
9.5.1袋壓成型的原理380
9.5.2頭盔內(nèi)殼組合成型（裱糊）鉆模結(jié)構(gòu)方案的可行性分析382
9.5.3頭盔內(nèi)殼組合成型鉆模的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計385
9.6頭盔內(nèi)殼組合成型鉆模結(jié)構(gòu)方案的分析與論證386
9.6.1型腔模結(jié)構(gòu)方案的可行性分析386
9.6.2模具圖樣校對和論證內(nèi)容387
9.6.3頭盔內(nèi)殼組合成型鉆模結(jié)構(gòu)方案的論證388
9.6.4組合凹模拆卸和組合凸模取出的論證390
9.7頭盔內(nèi)殼組合成型鉆模組合凹、凸模的加工391
9.7.1成型鉆模凹模型腔的加工392
9.7.2頭盔內(nèi)殼組合成型鉆模8塊凸模塊的加工工藝分析392
9.7.38塊凸模塊外形的加工394第10章復(fù)合材料制品其他類型模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計396
10.1帶鋸與銑削切割法396
10.1.1帶鋸切割法396
10.1.2浴缸帶鋸切割夾具的設(shè)計397
10.2沖裁切割復(fù)合材料制品的沖模設(shè)計398
10.2.1沖裁切割的特點398
10.2.2玻璃鋼盤形件沖裁模的設(shè)計399
10.2.3復(fù)合模的結(jié)構(gòu)401
10.2.4雨水箅子復(fù)合模的設(shè)計401
10.3復(fù)合材料制品銑工夾具的設(shè)計403
10.3.1復(fù)合材料制品銑刀類型與銑削特點403
10.3.2碳纖維靠背及其銑工夾具的設(shè)計404
10.3.3玻璃鋼鼓風(fēng)機(jī)外殼及其銑工夾具的設(shè)計406
10.3.4Y形件及其銑工夾具的設(shè)計409
10.3.5Y形件與成型銑工模的設(shè)計411
10.4復(fù)合材料制品鉆模的設(shè)計413
10.4.1鼓風(fēng)機(jī)殼體鉆模的設(shè)計413
10.4.2碳纖維弧形殼體成型銑工鉆模的設(shè)計415
10.5復(fù)合材料制品激光切割夾具的設(shè)計418
10.5.1復(fù)合材料制品激光切割原理與特點418
10.5.2供氧面罩外殼激光切割夾具的設(shè)計與制造419
10.5.3多個凸臺凹坑形體頭盔外殼激光切割夾具的設(shè)計與制造425
10.5.4兩側(cè)帶凸臺頭盔外殼激光切割夾具的設(shè)計428
10.5.5頭盔外殼激光切割夾具的設(shè)計430
附錄433
附錄A各種模具運動分析圖中的符號433
附錄B各種成型件七要素分析圖中的符號433
附錄C復(fù)合材料成型件成型時常見缺陷及解決措施435
附錄D鋼材組織名詞解釋451
附錄E鋼材冶煉名詞解釋455
附錄F其他名詞解釋458
附錄G材料物理與力學(xué)性能定義與單位459參考文獻(xiàn)461