CN102555076A - 一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，包括以下步骤：(1)在三维工程软件中建立工件的三维模型，输出为加工代码，备用；(2)在油泥铣削机的工作台上摆放好油泥，将加工代码导入油泥铣削机的控制系统中，油泥铣削机自动完成油泥外表面地铣削；(3)步骤(2)得到的形体即为工件的母模。本发明中，整个过程大幅度提高加工精度和工作效率，而且油泥可反复使用，物理性能稳定，可见，该方法适用于游艇、滑翔机、风电机舱罩，螺旋浆罩等复杂曲面，高精度大型设备的制造。

Description

一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法
技术领域
本发明属于玻璃钢或碳纤维工件制造技术领域，尤其是一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法。
背景技术
玻璃钢、碳纤维均为重量轻、抗拉强度高的新型材料，被广泛的应用于各个领域。目前，游艇、滑翔机、风电机舱罩，螺旋桨等产品均可由玻璃钢或碳纤维制成的工件组装而成，上述工件的制作方法是：首先制作模具，在模具的外壁上手工糊制成型玻璃钢凹模，由凹模翻制玻璃钢或碳纤维工件。比如：游艇中的船壳工件在加工时，先使用木材制作模具，在木模的外壁手工糊制成凹模，由凹模翻制出各个部件；滑翔机中的机体工件和机翼工件在加工时，采用木模或翻制铝模具；风电机舱罩的螺旋桨工件在加工时，采用木模或翻制铝模具，再糊制成玻璃钢工件。
上述木模存在以下缺点：1.由于船壳、机体、机翼和螺旋桨的曲面复杂，尺寸精度要求很高，出现不对称、曲面误差大等缺陷时，势必影响正常使用，对整体质量、安全造成了影响。这就要求木模的加工一定要精细，这样不仅会增加木模的加工成本，导致了工作效率的下降，而且表面的精度依然很低。2.木模对环境温度、湿度非常敏感，极易出现膨胀、收缩等变形的问题，导致木模需要精细养护，增加了生产成本。3.当工件形体、尺寸发生变化时，先前制作的木模就只能报废，造成了木材，人工的浪费。
上述铝模存在以下缺点：铝模的造价较高，加工难度大，尤其是在制造风电机舱罩、螺旋桨等超大型复杂曲面工件时，需要大量的木材、铝材，而且难以保证制作精度和加工效率。
综上所述，现有的制造玻璃钢或碳纤维工件的模具均存在各种各样的问题，这极大地限制了产品的质量，增加了工期，降低了产品的竞争力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供科学合理、精度准、效率高的一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法。
本发明采取的技术方案是：
一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在三维工程软件中建立工件的三维模型，输出为加工代码，备用；
(2)在油泥铣削机的工作台上摆放好油泥，将加工代码导入油泥铣削机的控制系统中，油泥铣削机自动完成油泥外表面地铣削；
(3)步骤(2)得到的形体即为工件的母模。
而且，当工件的形体较复杂，无法直接进行铣削时，步骤(1)所述的工件为经过分型后的多个部件。
而且，所述油泥铣削机为单侧铣削头或双侧铣削头的五轴油泥铣削机。
而且，步骤(2)所述的油泥经过软化预处理。
而且，步骤(2)所述油泥铣削机的工作台上安装支撑骨架，在支撑骨架外表面铺放一层油泥。
本发明的优点和积极效果是：
本发明中，利用油泥铣削对油泥进行母模的加工，该母模即为工件的原型，由于整个铣削过程均由油泥铣削机自动完成，其误差为0.01毫米，加工效率高，在母模的外表面上人工成型凹模，该凹模的内表面的精度也非常高，然后在凹模的内表面手工糊制玻璃纤维层或碳纤维层即为工件，整个过程大幅度提高加工精度和工作效率，而且油泥可反复使用，物理性能稳定，可见，该方法适用于游艇、滑翔机、风电机舱罩，螺旋浆罩等复杂曲面，高精度大型设备的制造。
附图说明
图1是游艇的立体图；
图2是加工船壳时的结构示意图；
图3是滑翔机的立体图；
图4是加工机体时的结构示意图；
图5是加工机翼时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
本发明适用于游艇、滑翔机、风电机舱罩等大型玻璃钢或碳纤维设备的制造，其中使用的五轴数控油泥铣削机为北京南航立科机械有限公司的产品，具有双侧铣削头，其结构如图2所示：包括两侧的滑道10，每个滑道内通过滑动座9安装一竖梁4，该两个竖梁内均竖直滑动安装一可水平移动的吊臂8，每个吊臂相对的端部均通过转动部件7安装铣削头5、6，在两个滑道之间安装工作台12，工作台用于承载铣削好的母模11。
本发明应用在游艇制造时，如图1所示，游艇包括船壳3、甲板1和上层建筑2这三部分工件，下面以船壳为例进行说明：
(1)在UG、Pro-E或Solidworks等三维工程设计软件中为船体建立三维模型，然后输出为加工代码，备用；
(2)在油泥铣削机的工作台上固定由木材或聚苯乙烯塑料制成的支撑骨架14，然后将软化预处理的油泥13铺放在支撑骨架的外表面，然后将加工代码导入油泥铣削机的控制系统中，油泥铣削机自动完成油泥外表面铣削后，得到母模，此时的母模外表面就是船壳内壁的形状；
(3)将母模移位，在母模外表面手工糊制玻璃纤维层或碳纤维层，成型后得到凹模；
(4)在凹模的外表面安装支架，然后将凹模脱模后翻转，凹模内表面打磨清理后，在凹模内表面手工糊制玻璃纤维层或碳纤维层，成型脱模后得到船壳。
甲板的加工方法和船壳是一样的，所制得的甲板各项数据的精度均很高，而且加工周期大大地缩短。
另外的上层建筑结构比较复杂，无法直接进行铣削成型，该部分应先经过分割处理，分割后形成多个部件，然后每个部件按照上述方法加工后，再粘接固装成整体工件，上述分割处理是按照模具分型的原理进行的。
本发明中，利用油泥铣削对油泥进行母模的加工，该母模即为工件的原型，由于整个铣削过程均由油泥铣削机自动完成，其误差为0.01毫米，加工效率高，在母模的外表面上人工成型凹模，该凹模的内表面的精度也非常高，然后在凹模的内表面手工糊制玻璃纤维层或碳纤维层即为工件，整个过程大幅度提高加工精度和工作效率，而且油泥可反复使用，物理性能稳定，可见，该方法适用于游艇、滑翔机、风电机舱罩，螺旋浆罩等复杂曲面，高精度大型设备的制造。
本发明应用在滑翔机制造时，如图4所示，滑翔机主要由机体15、机翼16构成，机体的后端为尾翼17，下面以机体和机翼为例进行说明：
机体和机翼均为对称形体，将机体按照模具分型的原理分割为左右两个部分，然后分别进行铣削，形成母模，再加工凹模，最后手工糊制制得半个机体，将左右两个部分粘接固定为机体工件，两个机翼分型为上下两个部分，具体加工过程均一样，最后将机体、机翼和尾翼等工件组装即制得滑翔机。
同样的，本发明应用在风电机舱罩和螺旋桨的制造中也是一样的。
本发明的加工精度非常高，经过比对，比传统方式能提高100倍的精度，而且能够节省3/4的工时，在材料成本、人工成本两个方面均节省巨大，是一种高精度、高效率、低成本的创造性的方法。

Claims (5)

1.一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在三维工程软件中建立工件的三维模型，输出为加工代码，备用；
(2)在油泥铣削机的工作台上摆放好油泥，将加工代码导入油泥铣削机的控制系统中，油泥铣削机自动完成油泥外表面地铣削，得到一形体；
(3)步骤(2)得到的形体即为工件的母模。
2.根据权利要求1所述的一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，其特征在于：当工件的形体较复杂，无法直接进行铣削时，步骤(1)所述的工件为经过分型后的多个部件。
3.根据权利要求1所述的一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，其特征在于：所述油泥铣削机为单侧铣削头或双侧铣削头的五轴油泥铣削机。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，其特征在于：步骤(2)所述的油泥经过软化预处理。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种大型玻璃钢或碳纤维工件的模具的数控加工方法，其特征在于：步骤(2)所述油泥铣削机的工作台上安装支撑骨架，在支撑骨架外表面铺放一层油泥。
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