5.4.2工藝設(shè)計(jì)實(shí)例
本文以12m玻璃鋼游艇真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)為例，演示系統(tǒng)運(yùn)行過程。進(jìn)入系統(tǒng)后，首先通過圖5-4了解系統(tǒng)總體功能。然后進(jìn)入項(xiàng)目管理項(xiàng)，其界面如圖5-5所示。根據(jù)需要，可選擇打開原有項(xiàng)目或建立新的項(xiàng)目。本節(jié)以新建項(xiàng)目為例對系統(tǒng)操作進(jìn)行演示。在新建項(xiàng)目控件中輸入項(xiàng)目名稱、設(shè)計(jì)人員、校核人員并設(shè)置存儲路徑，以便確定系統(tǒng)生成的文件夾位置。然后，根據(jù)項(xiàng)目要求錄入艇體基本信息，包括艇體全長、型寬、型深、法長、吃水、斜升角等數(shù)據(jù)。通過調(diào)用Pro.E建模軟件完成艇體幾何模型的建立，也可以直接導(dǎo)入存在的艇體模型。
完成新項(xiàng)目的創(chuàng)建并錄入艇體基本信息后，點(diǎn)擊工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)進(jìn)行切換,此時系統(tǒng)窗口界面如圖5-6所示。根據(jù)艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)的需要，該界面主要分為四個部分：樹脂設(shè)置、纖維設(shè)置、鋪層結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)設(shè)置。設(shè)計(jì)人員根據(jù)所了解的工藝知識及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步工藝設(shè)計(jì)。樹脂設(shè)置中，可以根據(jù)需要設(shè)定樹脂的粘度為常量或是時間、溫度的函數(shù)。纖維設(shè)置中，對所用增強(qiáng)材料進(jìn)行編號，并保存其厚度、密度等基本參數(shù)。鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)置中，分別對艇體底部區(qū)域及艇體側(cè)面區(qū)域進(jìn)行鋪層設(shè)置，包括每一層所用增強(qiáng)材料編號及其鋪放角度。鋪層為從模具開始按由下到上的順序進(jìn)行鋪設(shè)。澆注系統(tǒng)設(shè)置中，可根據(jù)艇體尺寸和形狀，結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇道布置形式和澆口間距，并導(dǎo)入澆注系統(tǒng)設(shè)置模型，以更直觀的觀察流道和澆口分布。圖5-6所示為混合流道布置情況下，X=1500，Y=400時的澆注系統(tǒng)設(shè)置。
點(diǎn)擊工藝模擬項(xiàng)，利用工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)初步設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證是否正確，并對存在的缺陷進(jìn)行更改。工藝模擬項(xiàng)分為兩個部分：仿真參數(shù)設(shè)置、仿真結(jié)果查看。
仿真參數(shù)設(shè)置主要是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，設(shè)置成型溫度及真空度，并根據(jù)工藝設(shè)計(jì)中的鋪層方案，調(diào)用滲透率計(jì)算模塊得出艇體底板和艇體側(cè)面的滲透率。完成上述參數(shù)設(shè)置后，點(diǎn)擊“生成仿真腳本”，可以得到實(shí)現(xiàn)艇體充模過程仿真功能的軟件腳本。然后，可以進(jìn)一步對腳本文件進(jìn)行檢查，分析其材料屬性、真空壓力、澆注系統(tǒng)設(shè)置。檢查無誤后，開始進(jìn)行工藝仿真。仿真結(jié)果查看部分可以根據(jù)需要調(diào)出仿真所得的充模過程、充模時間、壓力分布、溫度分布的云圖，并對成型結(jié)果進(jìn)行評價。根據(jù)對模擬結(jié)果的分析評判此工藝參數(shù)下的成型質(zhì)量能否滿足要求，選擇生成工序表或返回工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)，針對所存在問題重新修改工藝參數(shù)，直到仿真結(jié)果滿足要求。圖5-7所示為充模時間云圖，分析可知參數(shù)設(shè)置中存在問題，使其充模時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過樹脂凝膠時間。可通過檢查工藝參數(shù)設(shè)置，重新進(jìn)行模擬，直到成型質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
以上就是面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行工作的完整實(shí)例，完成了艇體成型工藝設(shè)計(jì)及仿真的任務(wù)。
此外，數(shù)據(jù)庫管理項(xiàng)是面向艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)不可或缺的一部分。其主要工作是對工藝設(shè)計(jì)中所建立的項(xiàng)目文件庫、材料庫、鋪層方案庫、工藝知識庫進(jìn)行管理，包括修改、刪除等操作。其界面如圖5-8所示。
5.5本章小結(jié)
本章完成了面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。介紹了軟件系統(tǒng)主類的工作關(guān)系，并對系統(tǒng)與外部CAD/CAE軟件之間的數(shù)據(jù)交換問題進(jìn)行研究，設(shè)置了系統(tǒng)文件的存儲路徑。最后，結(jié)合艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)實(shí)例介紹了系統(tǒng)工作過程，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。
結(jié) 論
針對艇體真空導(dǎo)入成型工藝中存在工藝設(shè)計(jì)效率低、成型周期長、成本高等問題，本論文以山東省中復(fù)西港艇體有限公司生產(chǎn)的12m玻璃鋼游艇為例，對艇體真空導(dǎo)入成型工藝進(jìn)行分析，對成型過程中非常關(guān)鍵的澆注系統(tǒng)和鋪層方案進(jìn)行優(yōu)化，并將計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)。主要工作如下：
（1)結(jié)合真空導(dǎo)入成型工藝的原理，對實(shí)際生產(chǎn)中的艇體真空導(dǎo)入成型過程進(jìn)行了細(xì)致分析，并建立了充模過程的數(shù)學(xué)模型。分析了工藝參數(shù)對成型過程和成型質(zhì)量的影響；列出了常見成型缺陷產(chǎn)生的原因，并給出了不完全填充、氣泡、干斑等缺陷的初步解決方案；得出了樹脂、增強(qiáng)材料、真空袋膜等成型材料的選擇原則。構(gòu)建了面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能框架，并設(shè)置其工作過程。
(2)利用Pro.E建立了12m玻璃鋼游艇的三維模型，模型簡化后，利用HyperMesh進(jìn)行了三角形網(wǎng)格單元的劃分。對并行流道布置、魚刺型流道布置、混合流道布置這三種流道布置方式進(jìn)行仿真，從充模時間、成型質(zhì)量、制造成本等角度比較得出最佳流道布置。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在一定范圍內(nèi)離散的選擇了1 6組不同澆口間距布置，進(jìn)行充模仿真，并利用插值擬合，以最短充模時間和最小成本為目標(biāo)得出最優(yōu)澆口位置。
(3)分析了常用增強(qiáng)材料的性能，并建立了導(dǎo)流布和增強(qiáng)材料預(yù)成型體的滲透率求解模型。針對艇體不同區(qū)域鋪層結(jié)構(gòu)并不完全相同的特點(diǎn)，對不同鋪層方案進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果及其產(chǎn)生的缺陷，比較之后得出合理鋪層方案。
(4)建立了面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，以Visual C++為平臺實(shí)現(xiàn)了外部支撐軟件的集成，完成了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。
通過本課題的研究的進(jìn)一步研究方向如下：
通過本課題的研究的進(jìn)一步研究方向如下：
(1)由于質(zhì)量檢測技術(shù)的限制，真空導(dǎo)入成型工藝在厚度較大艇體的成型方面受到很大限制，其檢測技術(shù)亟需改進(jìn)。
(2)由于時間限制，本文實(shí)現(xiàn)的面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)只是一個原型系統(tǒng)，系統(tǒng)功能以及工藝知識庫還需進(jìn)一步改進(jìn)完善。
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