2025年复合材料工艺仿真与模具设计研讨.pdfVIP

士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

复合材料工艺仿真与模具设计研讨

1复合材料传动轴注射过程模拟

复合材料转动轴依据其构造形式可分为整体性和装配型两类。装配型

传动轴由于其工艺简洁和力学性能良好而被广泛应用，本文直升机尾翼复

合材料传动轴的设计采纳的是装配型的设计，并采纳混合连接即同时使用

胶连接和机械连接，其具有连接牢靠性大大提高，疲惫强度提高，减轻构

造质量等特点，国内外最广泛采纳的连接方式。本文复合材料传动轴的设

计参数：长2025mm···80mm，壁厚为4mm。

1.1数学模型在RTM工艺的模拟计算中，其数学模型假设制件中的增

加材料为刚性体，树脂为不行压缩牛顿流体，其外表张力的影响也被忽视

不计；由于模具的模腔的空隙远远大于增加材料间的孔隙，故树脂的流淌

可以利用牛顿流体通过多孔介质的达西定律来描述，其Darcy方程可写成

以下形式：其边界条件为：在流淌的前沿，压力值P=0；在注射口，常压

注塑时，压力值P=P0，常流率注射时V=V0；在模具壁处，。

1.2注射过程模拟应用的RTM仿真软件为Polyworx公司的RTM-Worx，

其是树脂注射工艺领域内具有世界领先地位的数字化仿真分析软件。目前，

RTM-Worx已经被广泛地应用在世界各地的航空、航天、材料加工、风力

发电机等各个行业的复合材料构造设计领域。RTM成型工艺中，工艺参数

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

如注胶口、注射温度、注射压力、树脂的性能、真空帮助成型时的真空度

的大小、排气口的位置和纤维含量和构造等都会影响到复合材料产品的性

能。因此使用该软件进展注射过程的仿真分析，可合理地确定注胶口、注

射温度、注射压力和溢料口，从而大大提高模具设计的质量和效率，为模

具设计供应设计参考，降低模具设计的本钱。还可估量注射的时间，合理

确定各个工艺参数，再进展小量试验就可以得到高性能的产品。

由于在RTM产品中，模具的设计和制造对整个生产过程具有特别重要

的影响，为了设计出合理的模具，仅仅依靠阅历是不够的，因此RTM产品

的构造设计完成后，为了确定和优化注射过程中的工艺参数，必需在RTM

工艺仿真软件中对产品的注射过程进展模拟。这样，通过对注射过程的相

关数据的分析，可得到许多对模具设计和制造有用的数据，则可以对可能

消失的缺陷进展猜测并制定改良方案，故势必降低模具设计的本钱，提高

模具的效率和质量。

复合材料传动轴在RTM-Worx中有限元模型如图1所示。复合材料传

动轴的RTM-Worx注射过程压力变化如图2所示。充模完毕后，采纳颜色

渐变来显示填充时间的变化，如图3所示；RTM-Worx还支持多项结果同

时显示，图4是填充时间和填充压力共同经分析与比拟确定了注塑过程的

最正确工艺方案为：注胶口放在传动轴的一端，溢料口放在另一端，注射

压力P=0.1MPa，树脂粘度为η=10Pas。模拟的注射时间如图3所示为50.7s。

2复合材料传动轴的模具设计

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

2.1模具设计的要求RTM工艺中模具的设计应当遵循构造简洁合理、

经济有用和功能齐全的原则。模具的设计受到诸多因素的影响，主要需要

满意以下要求：①模具材料应当具有良好的机械和热学性能。②为了保证

RTM产品的尺寸精确，模具的加工精度必需得到保证。③模具中注胶口和

出胶口应当合理配置。④模具应具有精确的定位构造；⑤假如需要，模具

应当具有供热和冷却装置。⑥为保证模具内部的压力与真空度及防止树脂

泄漏，模具应具有完善的密封构造。⑦RTM模具的制造本钱一般较高，故

设计中应尽可能降低模具的