航空模压成型工艺.doc

航空模压成型工艺为追求轻质商用HYPERLINK"http://www.newmaker.com/cat_1020016.html"\t"_blank"飞机，一个最新开启的前沿是飞机内部托架的轻质生产，其中许多托架都是长型材形式的。这些重要的但不经常被见到的飞机组装部件——C形通道、H形梁、U型剖面、L形和T形桁条、以及空心梯形桁条，长期以来都是由铝制成的。模压成型，一个与汽车和工业HYPERLINK"http://www.newmaker.com/cat_1210019.html"\t"_blank"复合材料关系更紧密的加工工艺，将改变这种铝制托架的局面。模压成型(CCM)，是一个自动的半连续加工过程，可以将增强的可作热压成形的输入料带入到模具中，然后制作有效的无限长的异形型材和平面板。由一人操作，该计算机控制过程生产产品的速度，与拉挤成型的生产速度接近，异形型材的生产速度高达40米/小时（131英尺/小时），而平面板的生产速度高达91米/小时（300英尺/小时）。左边为CCM异形型材HYPERLINK"http://www.newmaker.com/product/1140003001.701.1.html"\t"_blank"生产线，右边为CCM平面板生产线。这两条生产线都是HYPERLINK"http://ia.newmaker.com/"\t"_blank"自动化的，由一人操作。每一条生产线都具备电脑控制喂料、挤压、切割和堆积功能。不像热塑性拉挤成型，热塑性树脂在模具中被注入到干纤维中去，模压成型采用的输入料，与HYPERLINK"http://www.newmaker.com/cat_1020016.html"\t"_blank"航空环氧预浸料相似，是高均衡的、用高端热塑性塑料浸渍过的连续纤维增强材料，包括聚醚醚酮(PEEK)、PEKK、聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯硫醚（PPS）。对于非航空应用而言，聚丙烯（PP）和其他工程塑料是常见的基体材料。由此产生的热塑性结构具备了航空级别的优质质量，不可用的部分通常少于1%（已通过层压显微照片得到证实），而对于经热压处理的复合材料而言，要求不可用的部分少于2%。Xperion公司已经采用模压成型工艺，为用于固定空客A330/A340飞机室内侧壁板的碳纤维/聚醚酰亚胺横杆扣件装置，制作长型材和托架（如本图所示）。目前为止，商业产品的制作已经使用碳纤维或玻璃纤维（尽管他们可以由芳纶或其它纤维制成），其中包括高负荷结构构件，比如，用来固定空客A330/A340飞机室内侧壁板的碳纤维/聚醚酰亚胺横杆扣件装置。CCM制造商XperionAerospaceGmbH公司（位于德国黑尔福德）表示，已经生产出3万多个这样的扣件，这些复合材料扣件代替了传统的铝制扣件，重量减轻约50%，生产成本降低了21%，两年后，部件拒绝率将小于0.1%。工艺历史模压成型(CCM)不是一种新型工艺，20世纪90年代初，Dornier飞机制造公司（位于德国）的UlrichSpelz——一位热塑性复合材料(TPC)先驱，开发了此工艺并获得了专利。1999年，UlrichSpelz创立了ACM公司（即AdvancedCompositesandMachinesGmbH,位于德国，马克多夫），目的是为了推动CCM工艺的发展；为客户测试新的热塑性复合材料及原型模具；并使部件投入到批量生产中去。一个早期的成功产品是用于BicoAG公司（位于瑞士，Schänis）创新板条床设计的卡条，该卡条被提名为2002年JEC奖的候选产品。为适应模压成型，ACM公司与DyneDesignEngineering公司（位于瑞士，Niederlenz）及制造商NägeliSwissAG公司（位于瑞士，Güttingen）合作，调整了卡条设计。CCM机器中装入了五层Gurit公司的Plytron60%玻璃增强聚丙烯单向预浸带后，就开始加热并挤压这种材料。由此产生的加固片材自动被切割成650毫米×200毫米（25.6英寸×7.9英寸）的板块。这些板块被送入到一台双面图案成形液压机内，液压机对其加热直到可以压印为止，每50秒，压印25根发条，每根卡条25毫米宽，大约70毫米长，1.4毫米厚（0.98英寸×2.75英寸×0.06英寸）。到2007年为止，通过这种工艺平均每年生产的卡条有140万根。Xperion采用模压成型工艺，为BicoAG公司压制复合材料床用卡条，从2001年到2007年一共生产了800万根卡条。2004年，ACM公司与波音公司幻影工作室合作，协助其开发用于未来飞机