复合材料制品模具设计制造及其案例

 
第1章复合材料制品及其组合材料简介1
1.1不饱和聚酯树脂基本概念1
1.1.1聚酯的反应1
1.1.2高分子3
1.1.3聚酯4
1.1.4树脂4
1.1.5不饱和聚酯树脂的分类和用途7
1.2不饱和聚酯树脂加工和应用的原料8
1.2.1不饱和聚酯树脂的交联剂、阻聚剂和缓聚剂9
1.2.2不饱和聚酯树脂的引发剂9
1.2.3不饱和聚酯树脂的促进剂10
1.2.4稀释剂10
1.2.5填料10
1.2.6脱模剂13
1.2.7不饱和聚酯树脂固化过程的表观特征变化14
1.2.8固化剂和促进剂加入量对树脂固化的影响14
1.2.9施工环境对树脂固化的影响15
1.3不饱和聚酯树脂的发展简史与特性15
1.3.1不饱和聚酯树脂发展史15
1.3.2不饱和聚酯树脂与国外发达国家的差距18
1.4聚酯纤维增强复合材料的发展19
1.4.1玻璃纤维复合材料19
1.4.2玻璃纤维的物理性能和化学性能21
1.4.3复合材料的三大要素24
1.4.4玻璃纤维的主要制品25
1.4.5玻璃纤维表面处理26
1.4.6玻璃钢的特性和应用26
1.4.7玻璃钢的发展远景33
1.5芳纶纤维（凯芙拉纤维）34
1.5.1芳纶纤维的性能34
1.5.2凯芙拉纤维的用途35
1.6碳纤维38
1.6.1制造40
1.6.2性能40
1.6.3应用和发展状况41
1.7硼纤维42
1.7.1性能42
1.7.2硼纤维增强铝基复合材料43
1.7.3硼纤维增强环氧树脂复合材料44
1.7.4应用44
1.8晶须与陶瓷基复合材料45
1.8.1晶须46
1.8.2金属晶须47
1.8.3陶瓷基复合材料49
1.9其他增强纤维53
1.9.1石棉纤维53
1.9.2纳米复合材料53
1.9.3石墨烯58
1.9.4塑木复合材料63第2章国内目前主要复合材料成型工艺介绍66
2.1接触低压（手糊）成型工艺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脱模剂的要求和种类76
2.2手糊成型工艺77
2.2.1手糊成型工艺的定义和特点77
2.2.2复合材料成型工艺三要素与成型条件77
2.2.3手糊成型工艺方法78
2.2.4手糊成型工艺流程81
2.2.5糊制83
2.2.6固化85
2.2.7脱模85
2.2.8后处理86
2.2.9复合材料制品缺陷的修复86
2.3不饱和聚酯树脂的喷射成型86
2.3.1喷射成型87
2.3.2工艺过程88
2.3.3喷射成型设备89
2.3.4喷射成型工艺参数的控制91
2.3.5喷射成型工艺要点92
2.3.6喷射成型制品缺陷与防治93
2.4复合材料袋压成型工艺93
2.4.1加压袋成型法94
2.4.2真空袋成型法96
2.4.3热压罐成型法100
2.5复合材料模压成型103
2.5.1模压成型工艺方法简介103
2.5.2机械双模（对合模）成型106
2.5.3树脂传递模塑（RTM）成型法110
2.5.4纤维缠绕成型工艺120
2.6复合材料拉挤成型129
2.6.1拉挤成型的原理、优缺点和应用130
2.6.2拉挤成型材料131
2.6.3拉挤成型工艺、设备和工艺参数135
2.6.4拉挤工艺参数139
2.6.5拉挤制品的缺陷与控制139
2.7复合材料制品的切割加工和前、后处理工艺140
2.7.1复合材料制品的切割加工工艺140
2.7.2切割模具142
2.7.3切割刀具142
2.7.4复合材料制品的前、后处理工艺143第3章复合材料制品成型质量要求与模具设计原理144
3.1复合材料制品成型模设计的类型和要求144
3.1.1复合材料模具的分类144
3.1.2成型模一般结构要求145
3.2复合材料制品加工模具的设计程序147
3.2.1复合材料制品成型模的设计程序147
3.2.2复合材料制品切割模具的设计程序151
3.3复合材料模具设计的制品形体分析153
3.3.1成型工艺要素153
3.3.2形体与障碍体要素154
3.3.3型孔与型槽要素157
3.3.4运动与干涉要素158
3.3.5外观与缺陷要素158
3.3.6材料与批量要素159
3.3.7污染与疲劳要素159
3.4复合材料成型模结构方案的可行性分析与论证160
3.4.1模具结构方案可行性分析与最佳优化方案可行性分析160
3.4.2复合材料制品上的痕迹与痕迹技术162
3.4.3复合材料制品上模具结构缺陷预测对成型模结构方案的影响163
3.4.4成型模机构的确定163
3.4.5复合材料成型模结构方案最终的确定163
3.4.6成型模结构方案的校核164
3.4.7成型模制造方案的制定164
3.4.8成型模的设计或造型164第4章复合材料制品的模具用材选用及热表处理166
4.1非金属模具材料166
4.1.1石膏167
4.1.2石头、水泥和玻璃167
4.1.3树脂、塑料与玻璃钢168
4.1.4木材与夹布胶木170
4.1.5陶瓷174
4.2有色金属模具材料175
4.2.1分类175
4.2.2锌基合金176
4.2.3铍铜合金177
4.2.4铝合金177
4.2.5铸铝合金177
4.2.6锻铝合金178
4.3传统普通碳素结构钢的性能和用途179
4.3.1分类179
4.3.2普通碳素结构钢的性能与用途180
4.3.3普通碳素结构钢的用途对比181
4.4传统结构钢的性能和用途182
4.4.1优质碳素结构钢的分类182
4.4.2优质碳素结构钢合金元素含量与牌号183
4.4.330钢183
4.4.445钢184
4.4.545Mn钢185
4.5传统碳素工具钢的性能和用途186
4.5.1工具钢分类186
4.5.2T8A工具钢187
4.5.3T10A工具钢188
4.6传统低合金工具钢的性能与用途189
4.6.1CrWMn钢189
4.6.29Mn2V钢190
4.7新型基体钢和高耐磨高强韧性钢的性能与热处理191
4.7.1CG2（6Cr4Mo3NiWV）钢192
4.7.2GM（9Cr6W3Mo2V2）钢193
4.8新型低变形和微变形冷作模具钢的性能和热处理194
4.8.19CrWMn钢194
4.8.2Cr4W2MoV钢195
4.9新型耐腐蚀冷作模具钢的性能和热处理196
4.9.19Cr18钢197
4.9.29Cr18MoV钢197
4.10新型空淬和油淬类型及火焰淬火冷作模具钢198
4.10.1新型空淬类型冷作模具钢198
4.10.2GCr15新型油淬类型冷作模具钢199
4.10.3SX105V新型火焰淬火冷作模具钢201
4.11专用模具钢202
4.11.1P20（3Cr2Mo）钢202
4.11.2PCR（0Cr16Ni4Cu3Nb）钢205
4.11.3S136高寿命耐腐蚀镜面模具钢207
4.12模具用钢的热处理208
4.12.1常用热处理的工艺209
4.12.2模具的制造工艺路线210
4.12.3模具钢材热处理技术的发展211
4.12.4火焰淬火处理211
4.12.5深冷处理212
4.13模具钢材表面热处理技术212
4.13.1盐浴渗钒处理213
4.13.2氮化热处理214
4.13.3物理蒸镀技术217
4.13.4低压氮化技术223
4.14模具钢材表面处理技术224
4.14.1PVD和CVD涂层方法 224
4.14.2可控离子渗入技术224
4.14.3等离子喷涂225第5章复合材料接触低压成型模的设计226
5.1复合材料制品成型模设计分类和原理及要求226
5.1.1复合材料模具的分类226
5.1.2复合材料成型模设计原理227
5.1.3复合材料制品成型模设计的要求227
5.2复合材料制品非金属材料成型模的设计228
5.2.1石膏玻璃钢成型模具的设计228
5.2.2木材、玻璃钢成型模具的设计232
5.2.3树脂、硅胶、玻璃钢和塑料成型模具的设计235
5.3金属材料成型模具的设计236
5.3.1玻璃钢制品有色金属材料成型模具的设计237
5.3.2玻璃钢制品铸铁材料成型模具的设计237
5.3.3铸钢、锻钢与钢制玻璃钢制品成型模的设计238
5.4玻璃钢制品组合式成型模具的设计243
5.4.1木制组合式成型模的设计243
5.4.2木材组合对合模的设计245
5.4.3铝制组合对合模的设计246
5.4.4吹风机玻璃钢外壳凸、凹对合成型模工作件加工工艺252第6章复合材料制品对合钻模的设计与制造261
6.1玻璃钢盒体对合钻模的设计和制造261
6.1.1玻璃钢盒体材料和技术要求261
6.1.2玻璃钢盒体的裱糊成型分析262
6.1.3玻璃钢盒体成型（裱糊）钻模结构的原理262
6.1.4盒体成型（裱糊）钻模结构设计263
6.1.5左、右凹模热处理与加工264
6.1.6激光切割加工266
6.2三通接头油缸内抽芯及内外组合对合成型模的设计267
6.2.1玻璃钢三通管接头形体分析及对其裱糊成型的要求267
6.2.2三通管接头对合成型模的结构方案分析267
6.2.3三通管接头对合成型模的结构271
6.2.4三通管接头的裱糊272
6.2.5机械形式三通管接头对合成型模的结构272
6.3玻璃钢罩壳油缸内抽芯内、外组合对合模的设计274
6.3.1罩壳形体分析274
6.3.2罩壳对合成型模结构方案分析275
6.3.3罩壳对合成型模结构设计277
6.4供氧面罩外壳对合模的设计与制造280
6.4.1供氧面罩外壳280
6.4.2供氧面罩外壳成型工艺分析281
6.4.3供氧面罩外壳对合成型模的设计283
6.4.4凹、凸模和安装板的加工284
6.5通风管手动与半自动及全自动对合模的设计285
6.5.1通风管形体分析285
6.5.2玻璃钢通风管成型钻模结构方案分析286
6.5.3方形通风管组合式手动对合成型钻模设计287
6.5.4方形通风管组合式半自动对合成型钻模设计289
6.5.5方形通风管全自动组合式对合成型模设计方案293第7章复合材料真空袋和热压罐及模压成型模结构设计295
7.1复合材料制品真空袋成型法成型凸模的设计295
7.1.1碳纤维椅靠及其真空袋成型整体凸模的设计296
7.1.2碳纤维椅靠真空袋压成型296
7.2玻璃钢抽油烟机罩壳真空袋成型组合凸模的设计297
7.2.1玻璃钢抽油烟机罩壳的形体分析298
7.2.2玻璃钢抽油烟机罩壳成型方案分析298
7.2.3玻璃钢抽油烟机罩壳组合成型模结构的分析300
7.2.4玻璃钢抽油烟机罩壳成型模的设计302
7.2.5玻璃钢抽油烟机罩壳真空袋成型303
7.2.6玻璃钢抽油烟机罩壳激光切割加工304
7.3复合材料制品真空袋成型法成型凹模的设计305
7.3.1玻璃钢洗手池真空袋成型整体凹模的设计305
7.3.2玻璃钢弧形壳体真空袋成型组合凹模的设计306
7.4复合材料制品热压灌法成型凸模的设计307
7.4.1碳纤维椅框形体分析308
7.4.2碳纤维椅框热压罐组合成型凸模的设计309
7.4.3碳纤维椅框热压罐成型309
7.5碳纤维弯形外壳热压罐成型模的设计310
7.5.1弯形外壳形体分析310
7.5.2弯形外壳成型模结构方案分析与设计311
7.5.3弯形外壳成型模三模块抽芯动作的分解311
7.5.4弯形外壳热压罐成型 313
7.5.5弯形外壳的激光切割加工314
7.6复合材料制品热压罐法成型凹模的设计315
7.6.1椅盆热压罐整体成型凹模的设计315
7.6.2弧形盒热压罐组合成型凹模的设计316
7.7碳纤维复杂头盔外壳热压罐成型模的设计320
7.7.1头盔外壳形体分析321
7.7.2头盔外壳热压罐成型模结构方案的分析322
7.7.3头盔外壳热压罐成型模的设计324
7.7.4头盔外壳热压罐成型325
7.8玻璃钢外壳油压机模压成型模的设计326
7.8.1玻璃钢外壳形体与模具结构方案分析326
7.8.2外壳压模结构设计327
7.9玻璃钢罩壳压模倒装形式结构的设计328
7.9.1玻璃钢罩壳形体与模具结构方案分析328
7.9.2罩壳压模结构设计329
7.9.3罩壳压模与油压机滑轨的安装330第8章各种类型头盔外壳复合材料袋压成型模结构设计332
8.1各种类型头盔外壳玻璃钢产品袋压成型原理332
8.1.1玻璃钢产品的成型质量要求332
8.1.2玻璃钢产品袋压成型原理334
8.2简易的袋压成型模设计336
8.2.1简易的袋压成型工艺336
8.2.2具有左右凸台头盔外壳的简易袋压成型模设计337
8.2.3简易的袋压成型模制造工艺337
8.3局部凸模袋压成型338
8.3.1局部凸模袋压成型原理340
8.3.2局部凸模袋压成型模结构的设计341
8.3.3局部凸模袋压成型模的设计342
8.3.4局部凸模袋压成型模制造工艺343
8.4可移动组合形式凸模成型模的设计345
8.4.1对象零件的资料与形体分析及头盔外壳成型模凹模结构的分析345
8.4.2可移动整体凸模袋压成型原理345
8.4.3可移动组合凸模袋压成型模的设计349
8.4.4可移动组合凸模袋压成型模制造工艺350
8.5高效袋压成型模355
8.5.1高效袋压成型工艺分析355
8.5.2高效袋压成型模的设计355
8.5.3提高生产率的措施357第9章复合材料RTM成型模结构设计359
9.1警用防弹头盔外壳RTM技术成型钻模设计359
9.1.1防弹头盔简介359
9.1.2防弹头盔外壳与成型的要求360
9.1.3警用防弹头盔外壳成型工艺分析361
9.1.4警用防弹头盔外壳手动脱模成型模结构方案分析362
9.1.5警用防弹头盔外壳成型模的设计365
9.2警用防弹头盔外壳RTM技术机械形式成型钻模设计366
9.2.1防弹头盔简介366
9.2.2警用防弹头盔外壳成型方法367
9.2.3警用防弹头盔外壳RTM机械成型模设计367
9.3复杂头盔外壳RTM技术成型钻模设计370
9.3.1复杂头盔外壳形体分析370
9.3.2复杂头盔外壳的成型分析370
9.3.3复杂头盔外壳成型模结构方案可行性分析371
9.3.4复杂头盔外壳成型模结构的设计372
9.4复杂头盔外壳成型模内、外模块的加工374
9.4.1成型模外模块的加工374
9.4.2成型模内模块的加工377
9.5头盔内壳成型（裱糊）钻模结构方案的分析与设计380
9.5.1袋压成型的原理380
9.5.2头盔内壳组合成型（裱糊）钻模结构方案的可行性分析382
9.5.3头盔内壳组合成型钻模的整体结构设计385
9.6头盔内壳组合成型钻模结构方案的分析与论证386
9.6.1型腔模结构方案的可行性分析386
9.6.2模具图样校对和论证内容387
9.6.3头盔内壳组合成型钻模结构方案的论证388
9.6.4组合凹模拆卸和组合凸模取出的论证390
9.7头盔内壳组合成型钻模组合凹、凸模的加工391
9.7.1成型钻模凹模型腔的加工392
9.7.2头盔内壳组合成型钻模8块凸模块的加工工艺分析392
9.7.38块凸模块外形的加工394第10章复合材料制品其他类型模具的结构设计396
10.1带锯与铣削切割法396
10.1.1带锯切割法396
10.1.2浴缸带锯切割夹具的设计397
10.2冲裁切割复合材料制品的冲模设计398
10.2.1冲裁切割的特点398
10.2.2玻璃钢盘形件冲裁模的设计399
10.2.3复合模的结构401
10.2.4雨水箅子复合模的设计401
10.3复合材料制品铣工夹具的设计403
10.3.1复合材料制品铣刀类型与铣削特点403
10.3.2碳纤维靠背及其铣工夹具的设计404
10.3.3玻璃钢鼓风机外壳及其铣工夹具的设计406
10.3.4Y形件及其铣工夹具的设计409
10.3.5Y形件与成型铣工模的设计411
10.4复合材料制品钻模的设计413
10.4.1鼓风机壳体钻模的设计413
10.4.2碳纤维弧形壳体成型铣工钻模的设计415
10.5复合材料制品激光切割夹具的设计418
10.5.1复合材料制品激光切割原理与特点418
10.5.2供氧面罩外壳激光切割夹具的设计与制造419
10.5.3多个凸台凹坑形体头盔外壳激光切割夹具的设计与制造425
10.5.4两侧带凸台头盔外壳激光切割夹具的设计428
10.5.5头盔外壳激光切割夹具的设计430
附录433
附录A各种模具运动分析图中的符号433
附录B各种成型件七要素分析图中的符号433
附录C复合材料成型件成型时常见缺陷及解决措施435
附录D钢材组织名词解释451
附录E钢材冶炼名词解释455
附录F其他名词解释458
附录G材料物理与力学性能定义与单位459参考文献461