高强度碳纤维复合材料显控台机箱的制作方法

本发明涉及一种高强度碳纤维复合材料显控台机箱。

背景技术：

随着国内海洋装备的高速发展和技术不断进步，舰船对于轻静化的要求越来越高。传统金属材料已经很难满足轻静化发展需求。而碳纤维复合材料作为一种新型材料，具有比强度和比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳、阻尼性能好、高安全性、可设计性强以及易于整体成型等特点，在航空、航天等领域获得成熟应用。随着低成本碳纤维复合材料技术的不断发展，原材料与制造成本不断降低，已经成为解决舰船轻静化问题的绝佳选择。

显控台作为舰船上的一个操作台设备，在舰船上装备显控台来满足人们对舰船的控制，机箱作为显控台的重要部件，减重是首要矛盾，但在实际应用中如何保证显控台机箱设备的正常运作更重要，因此需要研出满足产品的工作载荷，振动疲劳要求，打锤试验要求的轻静化碳纤维复合材料多功能显控台机箱。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，提供一种满足使用要求、性能更加优异的制品。

本发明的技术解决方案是：

一种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，采用上下分型的盒型件结构，包括机箱盒体、加强筋和底板，机箱盒体采用倒u型结构，底板连接在机箱盒体的底部，底板与机箱盒体的连接处设有角片，角片的一侧连接在底板上，角片的另一侧连接在机箱盒体上，加强筋设于底板上，机箱盒体的内侧设有若干接口金属件，机箱盒体的侧部设有开口，开口处设有门，机箱盒体的顶部设有安装孔。

进一步地，机箱主体采用碳纤维复合材料制成。

进一步地，机箱盒体的顶部通过螺栓与显示单元连接，机箱盒体的顶部还通过松不脱螺栓操作单元连接。

进一步地，底板下设有减振器，减振器设于减振板上。

进一步地，开口通过角链与门连接。

进一步地，该高强度碳纤维复合材料显控台机箱的生产过程为，通过有限元分析，确定碳纤维机箱的结构分型形式；通过fibersim分析确定碳纤维机箱的铺层结构，然后安装接口金属件，制造碳纤维复合材料零件，再通过胶接和铆接的混合连接形式装配。

进一步地，该高强度碳纤维复合材料显控台机箱的生产过程具体为：

通过有限元软件分析计算将机箱碳纤维主体结构的壁厚，机箱铸造结构设计成上下分型结构，分型连接处用角片加强连接，机箱与底部减振器连接孔用不锈钢法兰衬套加强，对于受力较小的螺纹孔采用湿装配钢丝螺套方式，对于受力较大的螺纹孔采用后装金属件或者托板螺母方式；

使用有限元软件对结构整体进行分析，调整碳纤维复合材料铺层层数、方向以及顺序，对于主承载区域局部结构加强，确定机箱结构具体尺寸，确定金属零件结构，优化制品结构并计算校核；

使用fibersim复材建模，作出高强度碳纤维复合材料显控台机箱复材的铺层结构，然后安装接口金属件，制造碳纤维复合材料零件，再通过胶接和铆接的混合连接形式装配。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过对高强度碳纤维复合材料机箱从设计到优化及制备，充分利用碳纤维材料的高比强度、高比模量，提高了结构的可靠性，同时与原制品相比大幅度减轻质量。该种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，一体化设计能够减少零件装配，使使用更可靠、更方便。

附图说明

图1是本发明实施例高强度碳纤维复合材料显控台机箱的结构示意图；

图2是实施例高强度碳纤维复合材料显控台机箱的使用状态示意图。

其中：1-机箱盒体，2-底板加强筋，3-底板，4-角片，5-角链，6-减振板，7-减振器，8-门，9-显示单元，10-操作单元。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

一种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，采用上下分型的盒型件结构，包括机箱盒体1、加强筋2和底板3，机箱盒体1采用倒u型结构，底板3连接在机箱盒体1的底部，底板3与机箱盒体1的连接处设有角片4，角片4的一侧连接在底板3上，角片4的另一侧连接在机箱盒体1上，加强筋2设于底板3上，机箱盒体1的内侧设有若干接口金属件，机箱盒体1的侧部设有开口，开口处设有门8，机箱盒体1的顶部设有安装孔。

与现有技术相比，该种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，通过对高强度碳纤维复合材料机箱从设计到优化及制备，充分利用碳纤维材料的高比强度、高比模量，提高了结构的可靠性，同时与原制品相比大幅度减轻质量。实施例一体化设计减少零件装配，使使用更可靠、更方便。

机箱主体采用碳纤维复合材料制成，减轻质量的同时提高结构性能。如图2，机箱盒体1的顶部通过螺栓与显示单元9连接，机箱盒体1的顶部还通过松不脱螺栓操作单元10连接。底板3下设有减振器7，减振器7设于减振板6上。开口通过角链5与门8连接。

实施例中，根据铺层设计将裁好的碳纤维织物预浸料在相应的模具上铺设出上述碳纤维复合材料零件，采用合适的工艺方法进行固话整体成型。在装配时，通过胶接和铆接的混合连接形式将各个两件组装在一起，即可得到碳纤维复合材料机箱。

该种高强度碳纤维复合材料显控台机箱的生产过程为，通过有限元分析，确定碳纤维机箱的结构分型形式；通过fibersim分析确定碳纤维机箱的铺层结构，然后安装接口金属件，采用新工艺制造碳纤维复合材料零件，再通过胶接和铆接的混合连接形式装配。与现有结构相比，实施例能充分利用碳纤维的高比强度高比模量，提高结构的强度、刚度和抗疲劳能力，还能减轻重量。

进一步地，该种高强度碳纤维复合材料显控台机箱的生产过程具体为：

1、材料设计，根据舰船提出的使用条件选择出满足载用设备使用条件的碳纤维制品。

2、初步确定结构形式，出于整体成型考虑以及装配要求，设计人员根据原铝合金显控台机箱结构设计出不同结构形式的复合材料机箱。

3、通过有限元软件分析计算将机箱碳纤维主体结构的壁厚，机箱原整体铸造结构设计成上下分型结构，分型连接处用角片4加强连接，原金属结构与底部减振器7连接孔用不锈钢法兰衬套加强，对于受力不大的螺纹孔采用湿装配钢丝螺套方式，对于受力较大的螺纹孔采用后装金属件或者托板螺母方式。

4、根据原铝合金制品工作条件，使用有限元软件对结构整体进行分析，调整碳纤维复合材料铺层层数、方向以及顺序，对于主承载区域局部结构加强，确定机箱结构具体尺寸，确定金属零件结构，优化制品结构并计算校核。

5、使用fibersim复材建模，作出高强度碳纤维复合材料显控台机箱复材的铺层结构。

说明书以上内容显示和描述了本发明主要特征。本发明不受上述实例的限制，上述实施和说明书的描述只是说明技术方案，而不是以任何方式限制其范围，在此前提下，本发明可以有各种变化和改进，这些都要求在保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，采用上下分型的盒型件结构，包括机箱盒体、加强筋和底板，机箱盒体采用倒U型结构，底板连接在机箱盒体的底部，底板与机箱盒体的连接处设有角片，角片的一侧连接在底板上，角片的另一侧连接在机箱盒体上，加强筋设于底板上，机箱盒体的内侧设有若干接口金属件，机箱盒体的侧部设有开口，开口处设有门，机箱盒体的顶部设有安装孔；与现有技术相比，本发明通过对高强度碳纤维复合材料机箱从设计到优化及制备，充分利用碳纤维材料的高比强度、高比模量，提高了结构的可靠性，同时与原制品相比大幅度减轻质量。该种高强度碳纤维复合材料显控台机箱，一体化设计能够减少零件装配，使使用更可靠、更方便。

技术研发人员：姜明航;郭红军;王云诚;侯伟;马东鑫
受保护的技术使用者：江苏恒神股份有限公司
技术研发日：2017.11.13
技术公布日：2018.03.16