更加經濟的模壓成型通道板 zund s3 m800-木質框架台中雷射切割雕刻代工－李佳真焦點新聞熱搜

　　近，V-22 Osprey旋翼飛機計劃獲得了美國國防部2011年Packard獎。對于這個單件式通道板，CCS公司能在幾分鐘之內將其成型，而不用花費幾小時，大大削減了部件成本。圖中顯示的是該面板的前端，它是利用緊固件實現定位的。在尚未油漆的面板表面附近，一同模壓的防雷擊保護網清晰可見(圖片來自CCS公司)

　　CCS Composites公司對美國軍用V-22 Osprey傾轉旋翼飛機的通道面板進行了重新設計和優化，將其從預浸料／蜂窩-芯材結構轉變為帶有整體肋的模壓成型制品。新的結構不但降低了接觸勞動，而且允許部件的整合，使制造時間從幾個小時減少到僅僅幾分鐘。

　　既然復合材料被認為是在幾乎每架軍用飛機上都可以使用的材料，那么需要突破的重點則是在可能的情況下，對已經使用輕質復合材料制造出來的零部件進行重新設計和優化，著眼于降低成本和簡化生產。近的一個例子是美國軍用V-22 Osprey傾轉旋翼飛機的通道面板。該板的尺寸大約為16 in．×14 in．(40 cm×36 cm)，厚度為0.5 in．(12.5 mm)。初Boeing Rotorcraft systems公司(以下簡稱“Boeing公司”，位于賓夕法尼亞州費城)將其設計為一個典型的芯材夾層結構，并通過手糊工藝使用編織碳／環氧預浸料和一種芳綸蜂窩芯進行生產。雖然這些都是標準和合格的材料，并且該部件的設計和生產方法使其實現了出色的性能和輕量化，但是生產過程所需要的過多的時間和接觸勞動使它變得較為昂貴。由于在飛機的運行過程中，需要對該板進行定期拆除和重新安裝，而這很容易發生意外的損傷，因此對更換面板的需要再次增加了成本負擔。這些因素共同推動了V-22項目運營商去尋找一種替代方法。

模壓成型通道板

　　目前，這種通道板是由CCS Composites公司(以下簡稱“CCS公司”，位于加利福尼亞州費爾菲爾德)負責制造的，該公司是TenCate Advanced Composites公司(以下簡稱“TenCate公司”，位于加利福尼亞州摩根山)的一部分。通道板經歷了一個大的轉變，從預浸料／蜂窩-芯材結構轉變為帶有整體肋的模壓成型制品。新的結構不但降低了接觸勞動，而且允許部件的整合，使制造時間從幾個小時減少到僅僅幾分鐘。

　　CCS公司對壓縮成型并不陌生。該公司專門成型橫截面變化的部件、共固化插入件和復雜的幾何形狀，這些都挑戰了傳統的層壓式方法。隨著公司業務的逐漸擴大，TenCate公司的產品營銷總監Michael Cichon說，CCS公司將于近搬到一個更大的工廠，因此將擁有足夠的空間進行擴產。他補充說：“我們已經制造了應用于軍事、航天衛星、熱控制和飛機等眾多領域的部件。該材料可以很容易地針對這些應用中的任一項目，通過改變纖維和樹脂類型來進行訂制。我們將與客戶開展同步工程，以取得佳的效果。”
　　“在飛機上使用模壓成型部件不是新生事物。”CCS公司的業務開發經理Matt Cano表示，并指出片狀模塑料(SMC)已經被使用多年。他談到：“SMC部件是常見的，特別是在商用飛機上，如波音737。”

MS-4H新型復合材料

　　對于V-22通道板，CCS公司選擇了一個由TenCate公司開發的高性能航空級碳／環氧塊狀模塑料(BMC)，名為“MS-4H”。Cano說：“關于這個應用的獨特之處，是認識到為顯著降低生產成本和時間，BMC對于這個復合材料部件是一種更好的選擇。”
　　MS-4H是一個具有優勢的候選材料。它完全符合商業和軍事項目的要求，且具有廣泛的數據庫，而且它是CCS公司在之前為Bell Helicopter Textron公司(位于得克薩斯州，V-22的合作伙伴之一)開發一項應用時，通過多年的測試和成型試驗研發出來的。該材料的尺寸為1 in.×0.125in. (25mm×3.2mm)的短切單向碳/環氧預浸料組成，而選種預浸料是采用標準模量碳纖維和一種專有的TenCate增韌樹脂(T_g為191℃)制成的。而對于更小的部件，TenCate公司可提供長為0.5in.(13 mm)的中等模量纖維材料，以獲得更好的纖維分布和同等或更大的機械強度。這些非連續片層首先被隨機定位，然后在壓力下加熱和固化后，它們就形成了一個準各向同性的層壓板。

　　Cano解釋說，公司開發了一個“兩步法”工藝為V-22通道板生產MS-4H材料。首先，在嚴格的條件下生產BMC以控制樹脂含量，并對其進行測試。然后將該BMC制成平面測試試件。為確保MS-4H符合項目的要求，要對該測試試件進行一個全面的等效試驗程序。這一努力共花費了CCS公司一年多的時間。
雖然纖維是不連續的，MS-4H復合物的強度要比以前的預浸料／蜂窩夾芯低，但它具有足夠的機械強度，以滿足面板部件的性能要求――即面板必須擁有足夠的強度支撐它本身，并在飛行過程中能夠保持其形狀和硬度。其實，面板并不是機身性能的關鍵。Cano指出：“傳統的夾層，實際上對于該部件的功能要求做了過度設計。”

部件和模具的設計

　　為了方便重新設計，部件模型已被Boeing Rotorcraft公司以CATIA(由法國Dassault systèmes公司開發)的格式轉交給CCS公司。CCS的工程師與Boeing公司展開密切合作，重新對新部件的結構進行了設計，以實現在模壓成型過程中的可生產性。通過模具設計，要能輕松的容納輕微的部件彎曲，但必須以某種方式來復制預浸料/蜂窩夾芯設計所能實現的剛度。這個設計的解決方案是一個背面帶有整體肋的面板，同時能在成型的過程中一次成型。另一個附加值的改變時防雷所需的導電銅網，以前它是和部件中外層預浸料蒙皮相連接(通過一個額外的勞動步驟實現)，現在它將被簡單地壓到BMC中，并作為一個整體功能共成型，Cano解釋到。
　　該部件生產使用的模具是由CCS公司背部所設計的匹配金屬制成的兩部分模具。該模具采用了集成CAD/CAM/CAE軟件程序的Pro/ENGINEER，這是一種現在被稱為“Creo”的設計套件。這種設計套件是由PTC公司(位于馬薩諸塞州Needham)提供的，可以使模具設計人員構建，可視和操作模具，以確保在任何金屬被切割之前能準備匹配。該復雜鋼制模具有內部加熱和冷卻部分，精細的肋細節和緊密的公差，能應對部件復雜的幾何形狀并可在模壓壓機中進行操作。Cano補充說，“我們擁有豐富的工作經驗來與客戶進行合作，以獲得好的模具解決方案，而這終又使部件能夠被更容易、更經濟地制造出來。”

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