机器玻璃钢覆盖件工艺的研究

摘要

机器玻璃钢（Fiberglass-Reinforced Plastics）覆盖件作为一种复合材料覆盖件，广泛应用在航天航空、交通运输、电力电讯、常规武器、建筑装饰、化工防腐、游艺体休等方面，已构成现代复合材料覆盖件的主体，基于玻璃钢复合材料的机器覆盖件的制造工艺的研究也成为衡量一个国家基于复合材料的制造业水平的重要标志。在承担了一种新型作动器的研究过程中，需要设计制造出一批体形大、外形逼真、可机械加工、强度可靠的飞机和舰船模型。经过分析，采用玻璃钢成型工艺来进行研制。本文基于这种研究的实践，突破传统的玻璃钢手工成型工艺方法，运用现代设计方法和理论，在基于Solidworks的造型设计、基于MDSolids骨架结构设计、泥模阳模成型工艺、石膏阴模成型工艺、玻璃钢正模成型工艺、ANSYS静力学有限元分析等方面进行了系统的分析和研究。本文研究的主要内容可以概括如下：
　　①介绍了玻璃钢复合材料在现代制造业领域的应用，详细介绍了玻璃钢制品成型工艺的国内外研究现状及发展趋势，并对机器玻璃钢覆盖件成型工艺做了大致的介绍，提出本文的研究内容。
　　②结合现代计算机CAD/CAM技术，系统介绍了基于计算机图形技术的曲面造型技术、实体造型技术、计算机辅助制造技术在机器玻璃钢覆盖件制造工艺种的应用，并介绍了覆盖件设计过程中的创新设计的信息采集和处理方法，以及测量技术在机器覆盖件造型创新设计中的应用。为机器玻璃钢覆盖件的成型工艺提供了现代设计平台和支持。
　　③介绍了机器玻璃钢覆盖件的计基于计算机和现代测量技术的建模方法与骨架结构分析，分别从基于Solidworks的正向设计和基于流动式光学扫描仪ATOS测量技术的逆向设计两方面具体介绍了建模的方法。并对覆盖件的骨架进行了结构设计，最后介绍了基于MDSolids3.0的力学计算，对骨架的结构的力学性能进行了分析。
　　④从玻璃钢复合材料成型的不同原料配比选择和不同成型工艺方法方面，系统的介绍了现有常用的玻璃钢覆盖件的制造工艺，并介绍了覆盖件基体树脂的分类及其性能对覆盖件制品质量的影响。然后，对玻璃钢覆盖件的增强材料的选用及其对制品力学性能的影响作了介绍，又对辅助剂的使用方法，在树脂调制中的百分比含量作了详细介绍。最后，介绍了玻璃钢覆盖件制造工艺的几种成型方法，为后期的玻璃钢制品的制造从材料选用、成分配比、成型工艺等方面做好了准备。
　　⑤以玻璃钢手糊成型工艺为成型方法，以研究实践为基础，从材料选择、工艺编程、具体操作到成型，系统的研究了机器玻璃钢覆盖件手糊成型工艺，从泥模阳模的材料选择、塑型、后处理到石膏阴模的翻制成型、干燥处理工艺，及其这些工艺质量对正模质量的影响。然后，对正模树脂从原料选用、成分配比、使用中要掌握的关键环节具体的做了介绍。最后，通过手糊成型方法介绍了树脂裱糊过程中的裱糊工艺、合模工艺、脱模工艺、表面处理工艺及其机械加工工艺。玻璃钢手糊成型工艺有其自身的工艺灵活性特点，在众多的玻璃钢成型工艺中仍然具有不可替代的作用。
　　⑥对覆盖件进行有限元分析，介绍了基于ANSYS的覆盖件有限元分析方法，对现代大型有限元分析软件ANSYS做了介绍，同时，通过建立覆盖件的有限元分析模型，并根据圣维南定理，对覆盖件建立了载荷模型。并利用其新一代产品ANSYS Workbench对覆盖件进行了静力学分析，得出了各部位的最大应变、应力及位移等值线图。
　　⑦通过预设计的玻璃钢制品成型工艺中制品检验项及检验方法，应用卡板检验方法对机器玻璃钢覆盖件的制品进行检验。
　　⑧总结本文的主要研究成果并对需要进行的研究工作进行了展望。

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目录

1 绪 论

1.1 课题来源及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 机器玻璃钢覆盖件成型工艺分类

1.4 本文的主要研究内容

2 机器玻璃钢覆盖件的数字化设计

2.1 前言

2.2 机器玻璃钢覆盖件的CAD/CAM的基本原理

2.3机器玻璃钢覆盖件设计的信息采集

2.4 机器覆盖件造型设计中的测量技术

2.5 本章小结

3 机器玻璃钢覆盖件的计算机建模与分析

3.1 前言

3.2 机器覆盖件的造型设计

3.3机器玻璃钢覆盖件的骨架结构设计

3.4 本章小结

4 机器玻璃钢覆盖件的制造工艺

4.1 前言

4.2 玻璃钢覆盖件的材料选择

4.3 机器覆盖件的玻璃钢成型工艺

4.4 本章小结

5 机器玻璃钢覆盖件的手糊成型工艺

5.1 前言

5.2 泥阳模的制作工艺

5.3 石膏阴模的翻制工艺

5.4 机器覆盖件玻璃钢正模的制造工艺

5.5 本章小结

6 机器玻璃钢覆盖件的力学分析及检验

6.1 前言

6.2 玻璃钢机身的有限元分析

6.3 检验

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录