隔音棉材料热封工艺关键技术研究

发布时间：2017-09-15 15:01

  本文关键词：隔音棉材料热封工艺关键技术研究

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【摘要】：随着我国航空工业商用客机制造的发展,迫切需要研究新型热封材料的热封工艺性能,而且还要能够提供满足大型商用客机制造中隔音棉加工工艺要求的大尺度耐高温热封设备。为了完成某大型商用客机制造中的隔音棉包覆层生产任务,需要研制一套新型的聚醚醚酮(PEEK)隔音棉包覆层加工工艺和装备。根据某大型商用客机隔音棉包覆层的工艺特点,本课题有针对性地开展了技术研究工作,研究内容具有自主研发特点和十分重要的工程应用价值。为了提高隔音棉包覆层封口的热封质量,针对某大飞机隔音棉包覆层新型PEEK复合薄膜材料CMS-PL-908的热封工艺特点,开展了以下研究工作。(1)采用理论计算数值仿真和样机试验数据分析相结合的方法,自主研制了一套适合飞机隔音棉热封生产工艺的脉冲式热封机。提出了CR4500型和CR1200系列脉冲式热封机的设计方案,基于S olidWorks(?)ANSYS对热封机结构进行了仿真分析及优化设计。(2)提出最佳热封工艺参数和一套完整的热封合工艺方法和试验规范。通过对镍镉合金加热片电热特性试验研究和新型PEEK复合薄膜材料的热封温度范围、热封压力区间和热封时间区域的试验探究,进行了隔音棉包覆层新型PEEK复合薄膜材料的最佳热封工艺参数试验,为隔音棉脉冲式热封机的研制工作提供设计参考依据。(3)提出隔音棉热封机实时温度自适应控制方法。采用该控制方法避免了隔音棉加热过程中的温度超调,保证了热封质量。(4)提出了一整套适合某大型宽体客机PEEK材料的模具优化设计及制造方法。通过大量试验,发现并解决了模具的热传导阻滞问题。课题研究并实现了一套完整的PEEK材料热封合工艺方法和试验规范,试验样机已交付生产使用。课题提出的温度调整控制方法已正式投入生产现场试验运行,温度超调量小,满足了生产质量要求。生产现场的数据反馈和试验结果表明,本课题研制的热封机具有热封温度范围宽,温度控制可靠,热封质量稳定,能够满足大尺寸高温材料热封工艺需求的特点。课题提出的隔音棉新型PEEK复合薄膜材料的热封工艺参数,为上海商用飞机制造有限公司隔音棉生产工艺参数优化提供了依据,具有重要的工程应用价值。
【关键词】：PEEK 热封工艺 优化设计 热固耦合 仿真
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V262
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 包装材料热封合基本概念11-16
• 1.2.1 常用的热封方式11-14
• 1.2.2 热封质量的影响因素14-16
• 1.3 国内外热封设备的研究现状16-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 材料工艺性能参数研究20-30
• 2.1 前期调研工作20-21
• 2.2 PEEK材料性能21-22
• 2.3 镍镉合金加热片加热特性试验研究22-25
• 2.3.1 电阻试验22-23
• 2.3.2 加热片电热特性分析23-25
• 2.4 飞机隔音棉包覆层材料性能研究25-28
• 2.4.1 热封设备概述25-26
• 2.4.2 新型材料热封温度试验26-27
• 2.4.3 新型材料热封压力试验27
• 2.4.4 新型材料热封时间试验27-28
• 2.5 预研究结论28
• 2.6 本章小结28-30
• 第3章 脉冲式热封机总体设计方案研究30-44
• 3.1 CR4500型脉冲式热封机设计方案30-31
• 3.1.1 CR4500型脉冲热封机关键技术分析30
• 3.1.2 加热方式与电源的研究30-31
• 3.1.3 加热丝的温度监测31
• 3.1.4 气缸同步性研究31
• 3.1.5 安全防护措施31
• 3.2 CR4500脉冲式热封机基本结构特征31-33
• 3.3 CR1200系列脉冲式热封机设计方案33-34
• 3.3.1 CR1200型脉冲热封机关键技术分析33-34
• 3.3.2 CR1200型脉冲热封机基本结构分析34
• 3.4 CK1200A开孔设备结构设计方案分析34-35
• 3.4.1 CK1200A型加热开孔机关键技术34-35
• 3.4.2 快速更换刀具模具方法35
• 3.4.3 开孔定位方法35
• 3.4.4 安全防护措施35
• 3.5 热封机温度控制系统研究分析35-40
• 3.5.1 热封机温度控制系统技术难点分析35-36
• 3.5.2 加热片参数计算分析36-37
• 3.5.3 控制系统工作原理37-39
• 3.5.4 隔音棉热封机温度监测点布置方案分析39-40
• 3.6 热封机交互界面设计40-42
• 3.6.1 CR4500热封机人机界面设计40-41
• 3.6.2 CR1200系列热封机界面设计41-42
• 3.7 本章小结42-44
• 第4章 热封机机械结构静力学仿真分析及优化44-58
• 4.1 CR4500整体结构分析44
• 4.2 CR4500结构静力学仿真44-53
• 4.2.1 静力学分析方法44-45
• 4.2.2 机架静力学仿真建模45-46
• 4.2.3 机架Ansys计算分析46-47
• 4.2.4 机架方案比较及性能优化47-53
• 4.3 CR1200系列整体结构分析53-55
• 4.4 CR1200系列结构静力学仿真55-57
• 4.4.1 静力学仿真建模55-56
• 4.4.2 机架Ansys计算分析56-57
• 4.4.3 计算结论57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 压头模具热封过程仿真研究58-72
• 5.1 热固耦合机理分析58-63
• 5.1.1 热应力基本概念58
• 5.1.2 线性热弹性理论模型58-60
• 5.1.3 热固耦合分析方法60-61
• 5.1.4 建立热传导微分方程61-62
• 5.1.5 传热边界条件62-63
• 5.2 压头材料热力学属性特征分析63-65
• 5.3 CR1200系列压头模具热固耦合仿真65-69
• 5.3.1 CR1200压头基本结构65-66
• 5.3.2 CR1200I压头模具热固耦合分析66-69
• 5.4 CR4500热封机热封压条热固耦合分析及优化69-71
• 5.4.1 CR4500热封压条基本结构69-70
• 5.4.2 CR4500压条模具热固耦合分析及优化70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第6章 热封试验与数据分析72-80
• 6.1 试验设备概述72-73
• 6.2 热封试验73-74
• 6.2.1 试验目的73
• 6.2.2 热封试样制作73-74
• 6.3 热封工艺参数性能分析74-78
• 6.3.1 PEEK复合薄膜最佳热封温度74-75
• 6.3.2 PEEK复合薄膜最佳热封压力75-77
• 6.3.3 PEEK复合薄膜最佳热封时间77-78
• 6.4 PEEK复合薄膜热封材料特点分析78-79
• 6.5 本章小结79-80
• 第7章 结论与展望80-82
• 7.1 研究结论80-81
• 7.1.1 研究成果80-81
• 7.1.2 创新点81
• 7.2 研究展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86

【参考文献】

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本文编号：857216