熱塑性復合材料熱壓成型輸送裝備的研制.pdf

1、環(huán)境惡化、資源短缺和能源危機使得綠色環(huán)保材料在國內(nèi)外受到越來越廣泛的關(guān)注和重視。連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料以輕質(zhì)高強、抗沖擊韌性高、耐疲勞損傷性能高、可設計性強、耐熱性好、耐化學腐蝕性和耐水性好、生產(chǎn)效率高、易于儲存并可焊接、循環(huán)利用等一系列優(yōu)勢，已經(jīng)成功應用于航空航天、交通運輸、海洋工程、醫(yī)療衛(wèi)生、體育用品等領域。目前，采用具有成型效率高、環(huán)境污染小、自動化程度高等特點的熱壓成型工藝來制備連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料部件已成為國際研究熱

2、點。制備高效率生產(chǎn)的熱塑性復合材料部件的關(guān)鍵難點之一是研制適合于熱壓成型工藝輸送裝備。
　　本文主要針對國內(nèi)熱壓成型熱塑性復合材料規(guī)模化量產(chǎn)需求，研制了集復合材料板材的輸送、預熱、熱壓成型等工序為一體的熱塑性復合材料熱壓成型輸送裝備，將極大促進熱塑性復合材料在軍、民用領域的應用。
　　本論文主要工作如下：
　　1、深入分析熱塑性復合材料熱壓成型工藝流程和輸送裝備應具備的功能及各功能間復雜邏輯關(guān)系，明確各個工位的布局，確

3、定輸送裝備的總體設計方案。
　　2、根據(jù)各個機構(gòu)的功能要求，確定了各個機構(gòu)的設計框架；運用模塊化的設計思想，設計了搬運機械手的機械結(jié)構(gòu)；結(jié)合機械手的結(jié)構(gòu)特點及動作要求，設計了機械手的氣動控制回路。
　　3、為實現(xiàn)各個工序的連續(xù)化、自動化，完成了輸送裝備的電氣控制系統(tǒng)設計。設計了由觸摸屏、可編程控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、各類傳感器以及電磁閥組成的電氣控制系統(tǒng)。采用 PLC與觸摸屏聯(lián)合控制，伺服電機與氣壓驅(qū)動相結(jié)合的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了復

4、合材料板的快速平穩(wěn)搬運。
　　4、為保證復合材料板材受熱均勻，提高加熱效率。合理設計了輸送設備的溫度場結(jié)構(gòu)，并應用先進溫度控制原理設計了由溫度控制器、周波控制器、固態(tài)繼電器及熱電偶組成的溫度控制系統(tǒng)。通過板材對輻射能的吸收過程分析，結(jié)合板材的溫升實驗的研究，對溫度控制的參數(shù)進行合理設置，達到板材的快速均勻加熱效果。
　　5、為了驗證成型裝備系統(tǒng)設計可行性，裝備在經(jīng)過分析和設計之后，需要進行機械及控制系統(tǒng)的集成與調(diào)試。通過系統(tǒng)