復合材料模具設計的案例
主動變形智能復合材料設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告 ￥19.89
在通電條件下，MFC發(fā)生電能-機械能轉換，驅動結構復合材料發(fā)生變形。主動變形智能復合材料的變形能力與MFC的性能、結構復合材料的厚度、鋪層方向等因素有關。復合材料的優(yōu)勢是其結構包括鋪層的可設計性，因此，需進行鋪層設計及變形模擬方面的工作，為后續(xù)實驗研究提供理論指導。
二、研究內容
本項目以復合材料層合板+MFC復合后的材料為研究對象，以復合材料層合板的力學性能、MFC的基本性能為輸入，以復合材料層合板+MFC復合后的材料最大彎曲角度為2°為目標，進行鋪層設計和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關系，篩選出優(yōu)化的鋪層和厚度，為下一步進行縮比典型試驗件的設計和研制提供理論指導。
展開 復合材料結構設計知識共享系列之二復合材料沖擊損傷的來龍去脈
在發(fā)表的文獻中給出了當時波音民用飛機使用的復合材料體系T300/5208的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線（見圖1），其門檻值大約為2800με。
圖1 翼面結構典型鋪層試樣壓縮下沖擊破壞曲線
國內從1985年開始沖擊損傷的研究，在中國飛機強度所建立了壓縮下沖擊的試驗設備及開展了相關的理論和試驗研究。這項研究在航空用復合材料體系的研發(fā)和復合材料飛機結構的損傷容限設計和試驗驗證中得到應用。1980年代國內開始軍機復合材料結構的設計和研制，當時首先遇到的問題是沒有復合材料結構設計知識，特別是當時作為設計入門的國外某公司《復合材料設計手冊》中給出一組設計用材料數(shù)據(jù)（見圖2），從文獻可知，其所用材料體系是T300/5208。通常金屬結構極限載荷與限制載荷相差1.5倍，結構在極限載荷下的設計許用值一般采用材料的極限強度，因此限制載荷下使用的材料性能應是極限強度除以1.5，這組數(shù)據(jù)背離了人們的常識。當時國內軍機采用T300碳纖維，但使用國內研制的樹脂，其設計值該如何確定成了航空復合材料界的難題，航空界進行了研究和向國外專家咨詢，但始終沒有解決（關于許用值與設計值將在另文討論），但在該文件中指出了壓縮限制應變的確定與沖擊損傷有關。在此背景下，當年作者提出了確定設計值的一種工程方法：鑒于設計值與沖擊損傷有關，且國外該公司所用的材料體系是T300/5208，而文獻中提供了該材料體系典型結構鋪層試樣的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線的門檻值為2800με，只要將國內軍機所用材料同樣結構典型鋪層試樣的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線門檻值與其進行比較，即可確定國內軍機所用材料體系的壓縮設計值。在設計經(jīng)驗比較缺乏的1990年代，根據(jù)作者提出的這種確定壓縮設計值的簡便方法，解決了軍機復合材料結構研制中遇到的一系列問題。
展開 復合材料結構設計知識共享系列之二復合材料沖擊損傷的來龍去脈
在發(fā)表的文獻中給出了當時波音民用飛機使用的復合材料體系T300/5208的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線（見圖1），其門檻值大約為2800με。
圖1 翼面結構典型鋪層試樣壓縮下沖擊破壞曲線
國內從1985年開始沖擊損傷的研究，在中國飛機強度所建立了壓縮下沖擊的試驗設備及開展了相關的理論和試驗研究。這項研究在航空用復合材料體系的研發(fā)和復合材料飛機結構的損傷容限設計和試驗驗證中得到應用。1980年代國內開始軍機復合材料結構的設計和研制，當時首先遇到的問題是沒有復合材料結構設計知識，特別是當時作為設計入門的國外某公司《復合材料設計手冊》中給出一組設計用材料數(shù)據(jù)（見圖2），從文獻可知，其所用材料體系是T300/5208。通常金屬結構極限載荷與限制載荷相差1.5倍，結構在極限載荷下的設計許用值一般采用材料的極限強度，因此限制載荷下使用的材料性能應是極限強度除以1.5，這組數(shù)據(jù)背離了人們的常識。當時國內軍機采用T300碳纖維，但使用國內研制的樹脂，其設計值該如何確定成了航空復合材料界的難題，航空界進行了研究和向國外專家咨詢，但始終沒有解決（關于許用值與設計值將在另文討論），但在該文件中指出了壓縮限制應變的確定與沖擊損傷有關。在此背景下，當年作者提出了確定設計值的一種工程方法：鑒于設計值與沖擊損傷有關，且國外該公司所用的材料體系是T300/5208，而文獻中提供了該材料體系典型結構鋪層試樣的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線的門檻值為2800με，只要將國內軍機所用材料同樣結構典型鋪層試樣的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線門檻值與其進行比較，即可確定國內軍機所用材料體系的壓縮設計值。在設計經(jīng)驗比較缺乏的1990年代，根據(jù)作者提出的這種確定壓縮設計值的簡便方法，解決了軍機復合材料結構研制中遇到的一系列問題。
展開 落料沖孔復合模具設計教程
摘要
經(jīng)過長期實踐研究,通過對零件的工藝分析,用一套落料沖孔復合模完成了某型號產(chǎn)品中擋圈的制作過程，論述了沖裁模具的整體結構特點及工作過程。通過模具大幅度地提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
1 引言
冷沖技術的發(fā)展已日臻成熟，我在查閱相關資料的基礎上，結合車間實際，制作了一套沖裁模，旨在大幅度地提高勞動效率、降低勞動強度，同時擋圈是我公司生產(chǎn)某型號中的一個零件，該零件年產(chǎn)量在20萬件以上，屬于批量的生產(chǎn)，在未設計落料沖孔復合模前，一直采用單工序加工，加工效率相當?shù)拖隆?2 零件沖壓工藝性分析
圖1為某型號中擋圈零件，材料為65Mn鋼。零件形狀復雜，要求表面平整光潔，邊緣不得有毛刺。圖中尺寸要求不高，采用一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
圖1 擋圈零件圖
3 沖壓工藝方案的確定
根據(jù)圖1分析可知零件壁厚較薄，屬窄緣類零件。一般情況下，這類零件的沖裁分二道工序：即先落料，再沖孔。這兩道工序的每一步工藝均較簡單，且容易實現(xiàn)，但都存在不利的方面，那就是工步多、效率低、且零件質量難以保證。在工藝設計及模具設計時，將沖孔及落料工序合并在一起，這樣即保證了落料與沖孔的同軸度，又避免了零件外形尺寸較復雜面帶來的二次定位困難。
4 展開尺寸計算
由于材料很薄，無需采用中性層展開，而直接進行計算：D展=79+（95-84）/cos15=95.4mm。考慮到mm可以大0.15mm，故實際展開尺寸取mm。其展開圖如圖2所示。
圖2 擋圈展開圖
5 模具總體結構
根據(jù)沖壓工藝方案，采用復合模結構，復合模可以采用正裝結構和倒裝結構。其中倒裝復合模由于凸模、凹模裝在上模上，凸凹模裝在下模上，廢料能直接從壓力機臺面落料，而制件從上模推下比較容易引出去，操作方便安全。
展開 
復合材料混凝土模具有限元分析
復合材料混凝土模具有限元分析
1. 模具尺寸
模具尺寸大小為9000mm*3500mm，截面尺寸如下圖所示。
圖1.1 模具截面尺寸
2. 有限元分析結果
2.1. 第一種材質
彈性模量E1=51492MPa，E2=10000MPa，E3=10000MPa，泊松比υ12=0.22，υ13=0.22，υ23=0.30，剪切模量G12=21103MPa，G13=21103MPa，G23=4000MPa，纖維方向的拉伸極限應力為923MPa，纖維方向的壓縮極限應力為493MPa，剪切強度為245MPa。
在混凝土側壓和澆筑混凝土沖擊的作用下，模具的應力及位移變化如下圖所示。
圖2.1 模具應力云圖
圖2.2 模具位移圖
由以上結果可知，模具最大應力為5.23MPa,最大位移為0.195mm。
2.2. 第二種材質
彈性模量E1=28400MPa，E2=5515MPa，E3=5515MPa，泊松比υ12=0.22，υ13=0.22，υ23=0.30，剪切模量G12=11639MPa，G13=11639MPa，G23=2121MPa，纖維方向的拉伸極限應力為654.59MPa，纖維方向的壓縮極限應力為445.79MPa，剪切強度為106.65MPa。
在混凝土側壓和澆筑混凝土沖擊的作用下，模具的應力及位移變化如下圖所示。
圖2.3 模具應力云圖
圖2.4 模具位移圖
由以上結果可知，模具最大應力為5.25MPa,最大位移為0.354mm。
3.
展開 復合材料混凝土模具有限元分析
復合材料混凝土模具有限元分析
當前國內眾多模具均使用鋼材加工而制成，制作成本高且維護費用大，模具自身自重很大，在生產(chǎn)過程中非常不方便，為此，本文提出一種采用復合材料制作而成的復合材料混凝土模具，并通過有限元分析對比了不同工況下模具的力學性能，最終為模具生產(chǎn)提供優(yōu)化方法及技術指導。
1. 模具尺寸
模具尺寸大小為9000mm*3500mm，截面尺寸如下圖所示。
圖1.1 模具截面尺寸
2. 有限元分析
此模型為承受的荷載為靜力荷載，采用GENERAL STATIC模塊進行分析便可得到理想的效果。
1. 有限元分析結果
1.1. 第一種材質
彈性模量E1=51492MPa，E2=10000MPa，E3=10000MPa，泊松比υ12=0.22，υ13=0.22，υ23=0.30，剪切模量G12=21103MPa，G13=21103MPa，G23=4000MPa，纖維方向的拉伸極限應力為923MPa，纖維方向的壓縮極限應力為493MPa，剪切強度為245MPa。
在混凝土側壓和澆筑混凝土沖擊的作用下，模具的應力及位移變化如下圖所示。
圖2.1 模具應力云圖
圖2.2 模具位移圖
由以上結果可知，模具最大應力為5.23MPa,最大位移為0.195mm。
1.2.
展開 復合材料混凝土模具有限元分析
復合材料混凝土模具有限元分析
1. 模具尺寸
模具尺寸大小為9000mm*3500mm，截面尺寸如下圖所示。
圖1.1 模具截面尺寸
2. 有限元分析結果
2.1. 第一種材質
彈性模量E1=51492MPa，E2=10000MPa，E3=10000MPa，泊松比υ12=0.22，υ13=0.22，υ23=0.30，剪切模量G12=21103MPa，G13=21103MPa，G23=4000MPa，纖維方向的拉伸極限應力為923MPa，纖維方向的壓縮極限應力為493MPa，剪切強度為245MPa。
在混凝土側壓和澆筑混凝土沖擊的作用下，模具的應力及位移變化如下圖所示。
圖2.1 模具應力云圖
圖2.2 模具位移圖
由以上結果可知，模具最大應力為5.23MPa,最大位移為0.195mm。
2.2. 第二種材質
彈性模量E1=28400MPa，E2=5515MPa，E3=5515MPa，泊松比υ12=0.22，υ13=0.22，υ23=0.30，剪切模量G12=11639MPa，G13=11639MPa，G23=2121MPa，纖維方向的拉伸極限應力為654.59MPa，纖維方向的壓縮極限應力為445.79MPa，剪切強度為106.65MPa。
在混凝土側壓和澆筑混凝土沖擊的作用下，模具的應力及位移變化如下圖所示。
圖2.3 模具應力云圖
圖2.4 模具位移圖
由以上結果可知，模具最大應力為5.25MPa,最大位移為0.354mm。
展開 五金模具設計復合模的結構，看著挺復雜的！
從零基礎到設計精英 專業(yè)在線教學 （五金沖壓模具-含端子，彈片，拉伸，連續(xù)，PRESSCAD，汽車模具-含鈑金件，覆蓋件，PRESSUG，AF工藝分析等 ） 更多學習資料加湯姆老師微信tommujushejixuexi。
Century Tool公司擴大大型復合材料模具產(chǎn)能
美國Century Tool公司是Tooling Tech 集團旗下一家從事復合材料工裝開發(fā)的企業(yè)。日前，該公司宣布將通過一臺新型FPT Ronin EVO 3+2軸臥式銑床的安裝來擴大其壓縮模具制造業(yè)務。
鳳凰環(huán)氧樹脂ab膠https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48233.html
Century Tool擴展了大型復合材料的模具生產(chǎn)能力
新機器能夠制造長343英寸、寬100英寸、高120英寸的工件，因此能夠輕松應對大型不銹鋼或鋁合金模具的制造工作。同時，該公司還能夠勝任重量10萬磅以上的模具的制造。
新機器是對Century工廠中現(xiàn)有的兩臺FTP 4軸加工中心之一進行升級得到的。該工廠共有能夠對不銹鋼和鋁合金進行鉆孔、銑削、3D粗加工、半精加工和精加工的15臺先進設備。Century Tool公司能夠提供片狀模塑料（SMC） 、團狀模塑料（BMC）、樹脂傳遞模塑成型（RTM）、直接長纖維增強熱塑性復合材料（D-LFT）、雙環(huán)戊二烯（DCPD）及碳纖維復合材料（CFRP）等成型工藝和高性能材料所需的壓縮模具。
展開 創(chuàng)成式設計和航空設計復合材料（附案例視頻）
航空排放法規(guī)越來越嚴格，要求工程師設計輕型飛機部件，同時開發(fā)周期不斷縮短。
本次網(wǎng)絡研討會探討了創(chuàng)成式設計以及復合材料設計和制造的進步如何幫助航空航天企業(yè)重塑現(xiàn)有產(chǎn)品的設計，并用這些新技術開發(fā)下一代產(chǎn)品。
點擊獲取完整視頻：http://jishulink555.mikecrm.com/gJAuR0Y
以下為部分截取
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注塑材料與模具設計專業(yè)知識分享（下篇）
1.2.5 導柱——結構零件
與安裝在另一半模上的導套（或孔）相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導向精度的圓柱形零件，如圖1-23所示。
1.2.6 導套——結構零件
與安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導向精度的圓套形零件，如圖1-24所示。
塑料模具設計步驟
利用UG NX 4進行塑料注塑模具設計之前，必須充分分析模具設計的步驟和順序，從而簡化模具設計流程。在實際生產(chǎn)中，一套完整模具的設計制造流程一般如圖1-25所示。
1．分析制品工藝
分析塑料制品圖，了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術要求。如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結構、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接和鉆孔等后加工。
選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進行分析，估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。
分析工藝資料，分析工藝任務書所提出的成型方法、設備型號、材料規(guī)格、模具結構類型等要求是否恰當，能否落實。
成型材料應當滿足塑料制件的強度要求，具有好的流動性、均勻性和各向同性、熱穩(wěn)定性。根據(jù)塑料制件的用途，成型材料應滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。
展開 
注塑材料與模具設計專業(yè)知識分享（上篇）
塑料模具設計工藝要求
要設計一副先進的塑料模具，首先需要有高水平的設計思路，而且還必須對制品工藝性、塑料材料的特性及用途、模具鋼材的選用、加工方法、模具結構設計、成型方案和注射機的型號等多方面進行研究。
其中從模具設計和注射成型的角度研究模具設計的工藝性是非常必要的，其目的是為了減少因模具工藝性不好而給模具制造及成型帶來的麻煩。
塑料材料及特性
塑料是指以高分子合成樹脂為主要成分，在一定溫度和壓力下具有塑性和流動性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。常用塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩類。熱固性塑料的特點是在受熱或其他條件作用下能固化成不溶性物料。熱塑性塑料的特點是在特定的溫度范圍內能反復加熱軟化或冷卻凝固。
塑料在性能上具有質量輕、強度好、耐腐蝕、絕緣性好、易著色、制品可加工成任意形狀，且生產(chǎn)效率高、價格低廉等優(yōu)點。
1.塑料性質
塑料制品應用的廣泛性離不開它自身的性質特點，下面介紹塑料的成分特點。
（1）塑料的分子結構
塑料的主要成分是樹脂，樹脂有天然樹脂和合成樹脂兩種。
展開 E3D使用其新的可溶性長絲制造復合材料零件的3D打印模具
支架可以完全溶解在水中，這使其成為3D打印項目的理想支撐材料。他們的最新實驗表明，3D打印模具具有更大的潛力，這些模具被用于從復合材料中創(chuàng)造出令人印象深刻的部件和物體。
E3D的支架燈絲旨在解決3D打印對象中懸垂邊緣的問題。3D打印的設計受限，因為不能打印超過一定角度的懸突。通常，用于主要物體的相同的細絲材料用于在3D打印過程期間為懸突提供支撐，然后移除。這通常在成品中留下不完美的表面和其他結構問題。支架被優(yōu)化用作支持材料，由于其溶解性允許令人難以置信的容易去除。這種溶解性也使其成為用于3D印刷核心模具，即用于產(chǎn)生中空物體的形狀的內部模具的理想材料。E3D想要進一步測試這個應用的腳手架，
復合材料由于其改進的材料性能而在制造中經(jīng)常使用。例如凱夫拉爾（Kevlar）的復合材料由于其非常堅固和相對輕而用于防彈背心。陶瓷和玻璃纖維是另外兩種常用的復合材料。在這種情況下，E3D正在試驗用碳纖維制造物體。
所使用的方法是用支架絲對特定物體的芯模進行3D印刷，然后將其覆蓋在用特殊樹脂預浸漬的碳纖維層中。將模具和碳纖維放置在真空袋內，團隊然后使用真空泵完全去除任何空氣，并允許碳纖維凝固。最后，整個東西被放置在溫水過夜，溶解支架模具，并留下完成的對象背后。
E3D使用這種方法來產(chǎn)生用于無線電控制飛機的那種微型機翼部分，并取得了巨大的成功。機翼的幾何形狀接近完美地渲染，只有表面光潔度的質量略低于預期。該團隊繼續(xù)進一步發(fā)展。印刷用于翼的一組肋，然后使用PVA膠合到模具中，使得它們可以嵌入最終部件中。使用相同的碳纖維成型工藝，并且所生產(chǎn)的機翼在幾何形狀和結構完整性方面與第一個一樣令人印象深刻。
根據(jù)E3D，這表明支架可用于生產(chǎn)具有嵌入其中的功能或甚至機械部件的復合部件。
展開 模具：模板材料選擇、熱處理、設計模架選取規(guī)范
模具設計中需要先考慮機械制圖“視角”，每個圖檔文件都有一個固定的表達形式，機械制圖將產(chǎn)品通過不同向的三個平面表達，反映物體形狀的視圖叫“三視圖”。
根據(jù)視圖放置位置的不同將其分為兩種視角，即：第一視角、第三視角。我們以第三視角為例進行分析。
圖面視圖表達形式、位置及名稱：
新模設計前各公司對于工作模板的大小定義要求不同，以某上市公司內部資料為例。為了節(jié)約模具成本，一般以模板大小規(guī)格以最小化為原則（新人建議取較大值）。
各模板厚度標準是根據(jù)經(jīng)驗豐富的設計師總結后，依據(jù)模具具體情況與模具結構制定。所以，在設計過程中應盡可能采用規(guī)范標準板厚。
各連續(xù)模常見板厚選取范圍：
復合、落料模模板厚度選取范圍：
折彎工程模模板厚度選取范圍：
確定各模具外形、厚度外，還需要對模板材質進行合理選擇，不同的材料成本相差非常大，對模具影響也十分巨大。常見模板材質及硬度標準如下：
而且， 當下模板上所有刀口均采用鑲塊形式時，則下模板可以適當使用較低價格材料，可用硬度為40---45HRC的40Cr鋼，而鑲塊則采用60---62HRC的Cr12MoV、DC53或SKD11。
但為什么要保證下模板、脫料板、止擋板、夾板厚度呢？
因為許多的沖子， 下模入子， 脫料板入子的高度需要嚴格控制， 且其高度與下模板、脫料板、止擋板、夾板有關。
假如將一塊板厚度改變，則剩下相關板厚、沖子、下模入子、脫料板入子都需要跟著改變，所以必須保證下模、脫料板、止擋板、夾板厚度。
常見完整沖模總裝結構示意圖：
模具設計中以上這些只是最基本的定料要求及料厚、材質的選擇，并未涉及到其他復雜內容，為此小編給大家準備一些具體數(shù)據(jù)以備查找。
展開 復合材料設計與制造一體化仿真
【線上＋線下】第二期PAM-COMPOSITE復合材料成型工藝仿真培
訓
復合材料力學
復合材料力學
2025年12月30日 14:33 陜西
PAM-COMPOSITE軟件功能涵蓋：
纖維織物的懸垂和模壓成型
樹脂傳遞模塑 (RTM)、高壓 RTM 和壓縮 RTM及其衍生工藝
熱固性樹脂的固化過程
樹脂固化后引起的制件翹曲變形
片狀模塑料 (SMC)的模壓成型
與制件設計和結構仿真的傳輸接口
通過仿真檢驗設計部門定義的產(chǎn)品信息， 允許將制造結果順利轉移到設計部門進行復合 材料制件的結構數(shù)模“凍結”。
為了普及復合材料成形工藝仿真分析技術，復合材料力學公眾平臺將于2026年1月24 日-1月25日在陜西西安舉辦為期兩天的第二期PAM-COMPOSITE復合材料成型工藝 仿真培訓班，此期培訓主要通過“理論+實操”講解基于PAM-COMPOSITE軟件對連續(xù) 纖維增強復合材料制件的成型工藝仿真， 包括纖維干布或預浸料的模壓成型仿真， 液 態(tài)模塑RTM成型仿真，熱固性樹脂的固化變形仿真以及片狀模塑料（SMC）模壓成型
仿真。同時為了拓展復合材料制件設計制造一體化的全流程仿真，增加CATIA CPD或
Fibersim的制件鋪層設計簡單實操培訓和ABAQUS的制件強度校核簡單實操培訓。
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