摘要：基于笔者多年的从业经验，本文介绍了双轴线旋转一次成型工艺的工作原理和使用范围，通过案例对其一次成型工艺进行了研究。
关键词：旋转框架结构；一次成型工艺；双轴线旋转一次成型工艺；研究
一．双轴线旋转一次成型工艺
（一）工作原理简介
所谓双轴线旋转一次成型工艺是由于被制造工件在制造过程中被夹持在一个转动体内, 而该转动体使被制造工件呈两个轴线方向同时旋转, 最后制得的工件的工艺过程。为了更容易理解, 举一个圆筒形的工件为例:要制得这个圆筒形工件, 第一步将符合圆筒工件尺寸要求的模具装上一定重量的塑料粉料倾放在模腔内, 然后将模具封闭好后夹固在旋转体内 ;第二步是启动传动装置使圆筒形工件的模具在旋转体内以圆筒形工件的轴心线方向旋转的同时, 又以圆筒工件的圆周方向旋转, 即相当于工件在两根互相垂直的轴线方向各自同时旋转;第三步是这个旋转体在加热条件下不停地旋转, 直至制成圆筒形成品 。倾注在模具内腔的塑料粉料为特殊粉料, 是符合旋转成型工艺要求的专用材料, 这种粉料由于工件呈双轴线方向的同时旋转, 使模腔内的粉料能在模具内和模具的内腔壁面全部均匀接触。在模具被加热的条件下, 模具内腔壁上先接触的粉料在一定的温度条件下被熔融, 以后在不断的旋转过程里, 在重力作用下, 使未熔融的粉料均布在已熔融粉料的表面, 经热传导而被粘住而熔融,在如此不间断的旋转过程中, 模具内腔形状同样的中空薄壁工件就制成了, 此时模具还得继续旋转,并使模具逐渐冷却, 待冷却到一定温度的时候, 可将模具从旋转体中拆下来, 并将模具脱开, 即可得到制造好的工件。
双轴线旋转一次成型工艺是旋转成型工艺技术的一种设备结构型式, 它区别于沿工件轴心单一旋转的型式
（二）工艺发展概况
在20 世纪 40 年代，滚塑技术作为塑料加工技术中的一种新技术诞生了。最初，一些塑料球和其他玩具产品是使用聚氯乙烯糊制成的。在20 世纪 50 年代生产低密度聚乙烯粉末树脂后，滚塑工艺生产了大口径的管道和大容量储罐，以促进滚塑工艺的发展。随着各种适用于滚塑工艺的塑料的连续释放，例如尼龙，聚碳酸酯，ABS等，滚塑工艺在塑料制品行业中引起了广泛的关注，并且这种加工技术已被用于制造这些新的塑料制品。工艺开发大大加快。20 世纪 70 年代初，英国有50多家公司使用滚塑工艺生产塑料产品，欧洲大陆，德国，法国，荷兰，瑞士，挪威，奥地利，丹麦和其他国家的20多家公司也进行了轮换。模制过程生产塑料制品。 1970年，英国通过滚塑工艺生产的塑料制品达到7,000吨，目前欧洲大陆的产量也达到8,000吨以上，荷兰生产的圆柱体直径为2.1 m，长度为4.8 m，壁厚25毫米异型储罐。到1970年，美国有300多家公司使用滚塑工艺生产塑料制品，其中有500余套用于滚塑工艺的设备，该设备的最大尺寸为4.6 m×4.6 m×2.1 m，产品的最大容积可以达到50m3。
双轴线旋转一次成型工艺技术在 20 世纪 60 年代处于较快发展时期, 其主要原因是聚乙烯塑料适于旋转成型工艺技术要求 。在这段时期里, 由联合碳化、菲利浦等公司提供了多种品牌的聚乙烯树脂, 为旋转成型工艺技术的发展, 提供了重要条件 。旋转成型工艺技术的发展到 1970 年, 成型设备回转直径已超过 1.75m, 由于塑料制品的制造需要, 回转直径达到 5m 的设备后来也面世了 。随着旋转成型工艺技术的不断发展, 其装备的回转直径将越来越大, 自动化程度也不断提高。
二．应用
本文研究的框架结构不仅具有多种吸收性复合材料的层压结构，而且内部还具有钢骨架，而测试方法是确保强度指标可靠性的主要强度设计方法。 框架部件的材料厚度由金属骨架材料的厚度和覆盖在钢框架上的吸收性复合材料的厚度组成，其中钢骨架的作用不仅是轴承的机械性能的主要支撑结构 窗户，还包括吸收性复合窗框和叶片的雷达反射功能层。
这种框架结构的力学性能主要体现在结构厚度参数的设计上。确定框架结构板厚度的设计原理如下：首先，将钢框架窗框的内表面和外表面与吸收性复合材料结合在一起。强度与原始钢结构窗框的强度相同，并且可以通过施加工作载荷与原始钢结构相当的金属-非金属复合结构材料并测量其强度和刚度值来获得压力值。框架材料的最小厚度；第二个是吸波复合材料获得金属骨架材料本身厚度所需的最小功能（吸波）厚度；第三，与原始钢结构材料的厚度相比，框架结构材料在原始结构尺寸下的吸波结构材料的厚度被有限地增加，不能影响窗户空气流通面积的要求。按照上述设计原则，设计的吸波复合结构构件可以保持外观和装配尺寸与基本构件基本相同。图1是完成特定类型的进气窗框架的钢骨架结构的示意图。
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图1 进气窗框金属骨架
（一）钢骨架窗框制作
将在钢框架窗框的制造过程中选择的厚度的钢结构材料连接并焊接到整个结构上。 图1所示的窗户框架的框架由四个框架和一个底板组成。 为了保持窗框的整体结构和平整度，并在焊接框缝时方便准确定位，在1 895 mm×600mm的中间位置从一块2126 mm×805 mm×3 mm的全钢板打开底板。 600 mm窗4框根据设计零件尺寸，由3mm厚的钢板制成，然后按照原始的金属窗框加工技术组装并焊接到整个结构。
（二）窗框的成型
为了提高制件的强度和表面质量， 窗框的外侧铺层借鉴了热隔膜预成型工艺原理。成型设备同上， 但附加了专用真空工作平台、周向红外辐射加热功能。钢骨架窗框作为成型模具定位放置在工作平台上。通过加热和真空加压实现钢骨架窗框的外表面贴合吸波复合材料铺层固化。工艺过程大致为: 采用手工铺层方式， 将吸波复合材料预浸料织物按设计的匹配层数叠层， 以环绕方式铺放于钢骨架窗框的外表面， 同时预留一定的长度间隙; 红外加热叠层达到设定温度， 在此过程中叠层变软， 通过真空加压下的内外隔膜的辅助牵引作用， 在窗框钢骨架拐角处受隔膜作用发生弯折贴合; 用抽真空加压的方法使叠层压向钢骨架窗框内外表面， 在特定温度下保持一定时间; 然后冷却并停止抽真空， 工作台面开启， 完成吸波结构进气窗框的制作。上述成型工艺可分 2 道工序完成， 按窗框的对角线划分， 依次成型窗框外壁叠层， 如此可降低工艺工装的难度。
窗框的内层是通过机械压力形成的，成型设备与上述相同。一种简单的机械加压器设计如图2所示。根据设计的匹配层数，使用手动铺网方法将吸收性复合预浸料织物层压在一起，并将其放置在钢制框架窗框的内表面的外围。机械张紧器分别放置在窗框上，侧面螺栓和侧面螺栓调节并锁定并在圆周方向上保持红外加热一段时间，打开压力机，松开螺栓，然后取出机械张紧装置。
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图2 机械加压成型窗框内壁叠层
三．结论
工艺试验与测试结果表明，将一次成型技术用于车辆大型框架窗体构件制作，验证了工艺实施的可行性，对吸波复合材料技术向装备部件转化应用具有一定的参考。
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