船舶显控台碳纤维复合材料箱体结构的规划剖析

船舶显控台碳纤维复合材料箱体结构的规划剖析
2019-12-09 15:53:27  阅读:518 作者:责任编辑NO。蔡彩根0465

船只显控台在进行各项性能不断升级的过程中,其结构性能的要求也在逐步的提升,尤其对重量的要求。船只显控台从结构和功能方面划分为显示单元、操控单元和电子机箱单元。显示单元、操控单元以及电子机箱单元的主体结构显示单元壳体、操控单元壳体和电子机箱单元壳体采用的材料为铸铝。铸铝材料在满足船只标准显控台的振动、冲击要求的同时,能起到很好的减振效果。

挪恩复材为中船重工研制的碳纤维显控台

但是铸铝材料相对于碳纤维复合材料,密度较大,强度较差。在相同强度的前提下,利用碳纤维复合材料制成的船只显控台显示单元壳体、电子机箱单元壳体和操控单元壳体质量更轻,厚度更薄,参考苏州挪恩复合材料为中船重工设计研制的碳纤维复合材料显控台,其外观尺寸为2000*1100*800mm,但重量仅为61kg,重量相较传统材质显控台重量减轻了约50%以上。

船只显控台碳纤维复合材料壳体设计生产的工艺流程有:结构的分型设计、模具设计、碳纤维RTM成型工艺、修边修面及机加工、分型件拼接工艺、机加工工艺、油漆喷涂。其中,结构的分型设计、模具设计以及碳纤维分型件的拼接工艺直接决定了后期碳纤维产品的质量。

显控台显示单元壳体、操控单元壳体和电子机箱单元壳体结构相对来说还是比较复杂,如果实行一体成型,则每套设备的模具结构就会很复杂,模具成本相对就比较高。为了能够降低模具成本,对显控台显示单元壳体、操控单元壳体和电子机箱单元壳体进行分型设计。

显控台操控单元壳体主体结构由上下两部分所组成:上部承载各模块,下部在承载模块的同时形成封闭腔体,下部也是模块散热的主要进风口。基于此,在进行操控单元壳体分型的过程中采用上下分型。所以显控台操控单元壳体主体结构分型为上部和下部。

显控台电子机箱壳体主体结构由左侧、右侧、上侧和下侧4个部分构成一个腔体,此腔体用来承纳加固机。电子机箱壳体的前部为电子机箱门的安装部位,电子机箱壳体后部为后盖板安装部位。基于此,在进行电子机箱单元壳体分型的过程中采用左右上下分型,所以显控台电子机箱单元壳体主体结构分型为左侧部、右侧部、上侧部和下侧部。

减振器安装板由于结构简单采用一体成型,一体成型能够大幅度的提升底部减振器安装板和背部减振器安装板的强度,能够在振动试验和冲击试验过程中保证减振器安装板处不存在开裂。在一体成型的过程中,由于碳纤维制造工艺与铸铝的制造工艺不同,局部结构在铸铝结构能满足的前提下,在碳纤维铺层过程中很难实现,为了解决此问题,在保证外形尺寸和对外安装尺寸不变的条件下,对电子机箱门的局部结构做调整,以适应碳纤维制造工艺。

底部减振器安装板和背部减振器安装板上存在减振器安装螺钉孔以及显控台整机对外安装孔,由于碳纤维结构铺层工艺的特点,此处的安装孔不采用铺设成型而采用整体成型后机加工的方式来进行处理,从而保证减振器安装螺栓孔的强度和显控台整机对外螺栓安装孔的强度。

分型设计完成后,根据每个分型件的结构进行模具设计,碳纤维分型件模具设计的内容:模具的结构形状、注塑口位置、出料口位置以及循环热油的出入口位置。 在经过一整套完整的成型之后的毛坯件,还需对其进行机加工和表面喷涂。由于碳纤维复合材料的表面导电性较差,海军船只显控台的电磁兼容要求比较高,为了能轻松的获得优良的电磁屏蔽效果,需对碳纤维复合材料构成的整型件的内表面涂导电漆。

在经过一整套完整的成型之后的毛坯件,还需对其进行机加工和表面喷涂。由于碳纤维复合材料的表面导电性较差,海军船只显控台的电磁兼容要求比较高,为了能轻松的获得优良的电磁屏蔽效果,需对碳纤维复合材料构成的整型件的内表面涂导电漆。

完成机加工和喷漆后就形成了碳纤维复合材料的显示单元壳体、电子机箱单元壳体和操控台面壳体以及底部减振器安装版和背部减振器安装板。

最后将拼接完成的船只显控台安装好各模块、加固机、显示器、减振器等零部件,放到摆锤冲击台上进行冲击试验,设备安放在冲击台上共分水平安装和倾斜安装2个方向,水平安装方向三锤,倾斜方向三锤。在进行水平安装时,设备及夹具的重量M介于450kg和900kg之间,分别进行2个方向的六锤中量级冲击试验,试验后检查该台显控台箱体结构,其外观无开裂处,抗冲击效果较好。

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