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2014-05-05 为加工大型复合材料工件搭台

出处:www.joyoucnc.com  分类:技术支持  发布:2014-9-4 11:28:12  阅读:(1104)
摘要:2014-05-05 为加工大型复合材料工件搭台

2014-05-05 为加工大型复合材料工件搭台

Royal Engineered Composites是一家位于Minden的制造商,有令人印象深刻的复合材料生产能力。近期,它又在处理大规模零部件的能力方面大展身手。

工程经理Tim O''Dey说,几年前,Royal便已发现了诸如发动机罩和推力反向器系统等大型复合航空航天部件方面的商机,有意扩大产能承担这类工作。但公司仅有在生产尺寸较小的类似复合材料部件方面的经验是不够的,其现有产能根本无法承担如此巨大的工作。

于是,Royal公司采取了一个大胆的举动来给自己定位,以赢得这种类型的工作。它最近完成了三项设施扩展计划的第一项。第一项扩展计划为高棚建筑,使其总建筑面积增加到82000ft21ft2=0.093m2)。最令人难以置信的是,该公司做出这些投资时,手里并没有它所相信会有的那类大型生产任务的采购订单。

Royal Engineered Composites1949年创办,曾用名为Royal Plastic,专业从事塑料热成型。2010年改名,把业务重点转移到复合材料部件,主要用于航空中,如推力反向器门、夹芯板组件、整流罩和雷达天线罩等部件的加工。

通常,复合材料部件的制造工艺,是数控切割多层复合铺层材料。它们是配套好了送到一间洁净室里,在模具中用手敷层成型的。Royal公司的洁净室有激光投影仪,可精确地把激光轮廓投射到敷层模具上,工人依照此轮廓给各层定位。铺层完成后,该组件被放在聚酯薄膜袋里输送至高压釜中,在充满氮气的环境中加热加压,进行固化。固化完成后,将组件从袋中取出,根据设计进行修整和钻孔。

在这种制造过程中,每样东西都得达到超大型化,以便公司接纳所想象的大工件。例如,ASC Process Systems出品的新高压釜比厂里的其他五个高压釜都大得多。该高压釜安装于2013年秋天,直径12ft1ft=30.5m),长30ftO''Dey先生说,这是可以安装在厂房里而无需在现场建造的最大的ASC高压釜(图1)。

新的高压釜不仅可用于固化较大的部件,它在每个固化周期还可以处理比厂内其他高压釜更多的小部件。它有更多的真空出口和热电偶端口,除实现上述用途外,还实现了安全系统,用于在釜门打开之前把氮完全清除出釜。否则,大量的氮气泄漏会导致人身事故。

过去,Royal在数控镂铣床或普通机床上进行修整、钻孔和锪孔工作。为了适应大型部件的加工,公司添置了Flow Aerospace Systems出品的复合材料加工中心CMC),进行五轴水刀切割和传统铣削,其XYZ行程为21.3ft×8.2ft×3.3ft(图2)。

CMC是在1991年版本的基础上开发的,是带有双五轴水刀和铣削主轴头的龙门式机床。Flow公司的总工程师Mark Saberton说,此机床是安装在美国的第一台Size B型设备,相比过去的机型,它反映了一些设计上的改进(图3)。

B型版本采用了模块化设计,可以添加X轴导轨,额外延长机床的纵向行程。安装此CMC时也考虑到将来能够方便地添加Flow公司的Flexible Header System(柔性接头系统)。这种可重构的夹具系统具有多个制动器,可以提升到不同的Z轴高度以容纳异形部件。该系统可以代替或减少对传统真空夹具的需求。

O''Dey先生说,Royal公司对高压磨料水刀切割有兴趣,因为它在加工如碳纤维增强塑料(CFRP)、凯夫拉复合材料和石英环氧复合材料等方面有特别的优势。由石榴石磨料介质用作水刀的刀刃,因为新鲜介质不断引入射流中,水刀的刀刃就会始终锋利,而传统的镂铣和钻削刀刃会磨损,会导致工件脱层或毛边。磨损的刀具也会给工件带进热量,复合材料特别难散热。没有产生大量切屑将热量从低热导性材料中带走,热积累会带来树脂燃烧的危险。

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