摘要：为了进一步提升电主轴的加工性能,以常见的A02型电主轴为分析对象,使用热膨胀系数小以及减振性能优异的碳纤维材料替换芯轴的不同部位,以此设计4种碳纤维-金属复合芯轴,探讨其对A02型电主轴的影响。通过有限元分析,对4种碳纤维-金属复合芯轴和常规钢芯轴的动态特性和热特性进行评估。结果表明:全碳纤维芯轴的性能最佳,而心部碳纤维芯轴可以在避免使用大量碳纤维材料的基础上实现与全碳纤维芯轴相近的效果;外侧碳纤维芯轴具有成熟的加工工艺,可以直接进行加工试验。列举了几种碳纤维-金属复合芯轴已有或具备可行性的加工方案,为碳纤维材料与电主轴结构更好地结合提供参考。

摘要：为了实现碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTC)高质高效原位增材制造,设计一种激光聚焦加热CFRTC原位增材制造平台,以单向连续碳纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料(T800 CF/PEEK UD)预浸带为原材料开展CFRTC成型工艺相关研究.制备环形样件进行剪切强度测试表征,通过扫描电子显微镜观察样件的截面形貌,确立激光聚焦加热CF/PEEK的可行工艺参数窗口与较优工艺参数.结果表明,CF/PEEK成型件强度受激光聚焦加热温度、成型速度影响较大,均表现出随激光聚焦加热温度与成型速度的增加,先增大后减小,当成型速度为30 mm/s和激光加热温度为450℃时,环形样件有较高的剪切强度,并且表现出较少的微观缺陷.

摘要：该文围绕“新能源+储能”发展新模式,开展双电层碳纤维基储能构件设计制造及三维打印(3D打印)个性化封装研究。采用真空抽滤吸附碳纳米管工艺,制备了高比表面积碳纤维布电极;调配不同浓度聚合物电解质溶液,探索了电解质溶液浓度对碳纤维基储能构件充放电性能的影响;建立基于熔融沉积成型3D打印工艺的个性化封装设计制造方法,解决了双电层储能构件个性化封装成本高且周期长的问题。结果表明:引入碳纳米管可极大提高双电层储能构件的储能性能,电解质溶液浓度对储能构件峰值电压影响不大而对峰值电流具有显著影响,3D打印技术可助力储能构件快速实现个性化封装。研究成果可为新工科背景下的大学生工程训练教学改革与新技术应用提供借鉴与参考。

摘要：针对目前高校智能制造实验实践类课程大都侧重机器人、加工中心等设备装调与使用,而极少关注智能设备间数据流的问题,开发了一套面向智能制造的数据采集实验平台及教学方案。该平台以目前在各高校广泛使用的FDM三维打印机为数据采集设备对象,以廉价但功能完备的树莓派为数据采集卡,以WCF应用为驻留程序,融合串口通信、HTTP网络通信等通信形式,结合Python、C#、SQL等编程技术,最终将设备实时状态数据汇入服务器数据库持久保存,以备后续使用。该平台架构具有一定通用性,适用于各种实际工业现场数据采集场合,且平台本身开发难度小,趣味性强,尤其适合高校数据采集实验实践教学。

摘要：针对纤维复合材料真空辅助成型工艺中模具制造周期较长的问题,提出一种三维打印与真空辅助融合的纤维复合材料成型技术。将数字化设计方法与三维打印技术应用于成型模具的设计制造,极大地缩短了模具的设计制造时间,特别是复杂模具的快速制造。通过流道与模具的一体化设计制造,简化传统真空辅助成型工艺中流道优化布置工序,无需额外配置真空阀及快速接头等部件,节约生产成本。以熔融沉积成型三维打印工艺为例,采用单向连续碳纤维与碳纤维布为增强材料、双组份环氧树脂胶为复合材料基体、聚乳酸为模具材料,对上述方法进行实验验证。结果表明,所提方法可实现复合材料成型模具的快速制造,有效缩短纤维复合材料产品的成型制造周期。

摘要：针对复杂热塑性高分子材料及其复合材料构件制造和实验教学需求,结合分层叠加制造工艺,融合模块化设计思想,研制了模块化异质多材料原位可控增材制造实验平台,包括双喷头打印模块、变姿态成形平台、驱动模块及控制系统等;以连续碳纤维与连续玻璃纤维为增强材料,聚乳酸与聚氨酯为热塑性材料,进行了平台功能、性能测试与验证。结果表明,该平台可实现纯热塑性材料结构、连续纤维与热塑性材料混合结构的可控打印以及连续纤维多方向增强结构件制造,为异质多材料结构件快速制造提供了一种新工艺和新设备。