玻璃钢格栅制品拉挤模具的研制

《模具工业》!""# $%& $ ’ 总 !() *) 玻 璃 钢 格 栅 制 品 拉 挤 模 具 的 研 制 山东大学 孙家林 张勤河 吴春丽 +摘要 ,介绍了玻璃钢格栅制品的制造原理，阐述了玻璃钢格栅制品拉挤模的要点，给 出了玻璃钢格栅制品拉挤模具的制造工艺。 关键词 拉挤模具 玻璃钢 格栅 !!"#$%&’$ " #$% &’()*(&+% ,- ./)0-/*10’()2 1$% 2+/334’%()-,’*%5 &+/31(* 2’(++% &’,50*13 6/3 ()4 1’,50*%57 #$% ./() &,()13 -,’ 5%3(2)()2 1$% 5’/6()2 5(% -,’ 1$% 2+/334’%()-,’*%5 &+/31(* 2’(++% &’,50*13 6%’% 31/1%5 7 8)5 1$% &’,*%33 ,- ./)0-/*10’()2 1$% 5’/6()2 5(% 6/3 2(9%) 7 ()* +,%-# 5’/6()2 5(% : 2+/33 -(;%’ ’%()-,’*%5 &+/31(*3 : 2’(++% # 引 言 玻璃钢格栅是一种用玻璃纤维作增强材料，以 不饱和聚酯树脂作基体，经模压工艺生产的带有许 多规则空格的板状材料。由于其优良的耐腐、阻燃、 轻质高强、抗冲击、绝缘防滑、无磁性、美观、免维 护、安装方便、耐老化、抗疲劳等特性，应用愈来愈 广泛。进入 ’"年代，玻璃钢格栅拉挤成型工艺的实 际应用，不仅提高了玻璃钢格栅的质量，而且延长了 玻璃钢格栅的寿命，从而使其市场占有份额得到迅 猛发展。 我国自 ’"年代初开始引进玻璃钢格栅拉挤生 产线，距今已有 ) - .年的历史，形成了 !/万 0! 以 上的年生产能力。主要生产厂家规模不断扩大，生 产厂家日趋增多，出口量剧增，国外需求呈稳步上升 * 第 !及第 *组样品的拉拔试验结果 组 名 第!组 第*组 拉拔材料 纯铜线 纯铜线 毛坯尺寸（00） ! #1 2 #(00 孔径! 3 "$ /00 !#1 2 #(00 孔径! 3 "$ /00 成品模尺寸 外形：!#1 2 #(00 半锥角" 3 #)4 孔径! 3 "$ )100 !#1 2 #(00 半锥角" 3 #14 孔径! 3 "$ 1.00 拉丝机型号 !." 5 #) )/#型高速铜中拉机 拉拔速度 #/0 5 6 #!0 5 6 进线直径 !" $ .(00 !" $ ).00 线材质量 合格 合格 7 89寿命 5 :;.寿命 !* !* 备 注 #"个样品全部镶套 #" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 个样品全部镶套 ( $ /0 5 6时，7 89 拉丝模的平均连续拉拔时间可以 达到 !! $ !<，因而其平均寿命为 :;.硬质合金拉丝 模的 * $ "/倍。表 *表明，7 89 陶瓷拉丝模在拉制纯 铜时，其拉拔速度可达到 #!0 5 6及 #/0 5 6，大于拉 制 =".>? @!ABC 的速度，这一方面是因为铜线较 软，另一方面是因为拉制铜线的拉丝模经过了镶套 处理的缘故。其寿命也大于或等于 :;.硬质合金 拉丝模的 *倍。此外，上述 *组样品的失效均是由于 磨损而导致型孔超差所致。磨损是由于晶粒剥落导 致的磨粒磨损。D EBFGHI 等人对 7 89 陶瓷拉丝模 失效形式进行了详细的研究，认为晶粒的剥落是由 于拉丝模在工作过程中，四方相晶粒（J 相）受到拉 应力转变成单斜相（0 相），从而在表面产生裂纹所 致。因此，进一步提高陶瓷拉丝模寿命的途径有：! 强化晶界，这就要求粉末细小纯净，严格烧结工艺； "改善四方相的稳定性，即合理添加稳定剂；#陶 瓷拉丝模应镶套使用，以增加压应力，克服模具工 作时承受的较大拉应力。 ( 结束语 K # L 采用 *:M.NOM7 89 陶瓷材料 K添加少量的 CP!Q* 以增加基体的硬度和烧结性能 L成功地研制 开发了 7 89 陶瓷拉丝模。 K ! L7 89 陶瓷拉丝模的性能居国内领先水平。 K * L通过现场拉拔试验表明，该模具可用于拉制 黑色及有色金属线材，其寿命为 :;.硬质合金拉丝 模的 *倍以上。 第一作者：杨刚，江西南昌市南昌航空工业学院 材料系，邮编：**""*(，电话：K ")’#L .!!(1.’ K收稿日期：!""#年 !月 !1日 L 万方数据 《模具工业》!""# $%& $ ’ 总 !()*+ 趋势，规格品种趋于多样化，其发展呈现出良好的 态势。但与国外先进的玻璃钢格栅公司相比仍然存 在较大的差距，主要表现在新产品质量总体较差， 新产品开发不够，品种单一。 造成上述产品质量差、品种少的原因之一即是 模具加工制造技术不过关。要生产出质量好、附加 值高的产品必须有好的模具制造技术作保证。 ! 玻璃钢制品拉挤工艺简介 玻璃钢制品的拉挤工艺流程为：送纱!浸胶! 预成型!固化成型!牵引!切割!成品。工艺过程 如图 #所示。 把玻璃钢纤维无捻粗纱从纱架引出，经过集束 辊进入树脂槽中浸胶，然后进入预成型槽，排出多 余的树脂，并在压实过程中排出气泡，再进入成型 槽，玻璃纤维和树脂在成型槽中成型并固化，再由 牵引装置拉出，最后由切割装置切割成所需的长 度。整个成型过程经过 *个阶段（如图 !所示）。 产品工艺条件要求： , # - 原料选择要严格，玻璃纤维含水率不大于 # $ ./，树脂粘度必须在 0"" 1 +""厘泊，促进剂、添 加剂贮存期不能超过 *个月。 , ! - 模具安装要与拔具在同一中心线和水平线 上，加热管要保持水平，升温要均匀，*处加热温度 区与设定温度相差不大于 2 !3。 , * -拔具开始工作时，速度要匀速上升，拔具速 度从 "增至 ("45 6578 的时间为 !"578。 , ( - 加料时要严格按如下加料顺序：树脂!色 料!固化剂!促进剂!添加剂!填料。整个过程要 不断搅拌均匀。 , . -产品拉挤出模具后，要保护好产品表面，避 免划伤。 * 拉挤玻璃钢模具的设计方法 合理选择分型面，确保既有利于制造加工，又有 利于产品型面规则完整。模具各分体件利用定位销 定位，保证模具组合零部件的配合精度。根据生产 产品的要求，设计适宜的模具厚度和结构型式。玻 璃钢模具应具有足够的强度、刚度和使用寿命。模 具厚度应根据产品的厚度、几何形状、尺寸大小综合 考虑，一般模具厚度为制品厚度的 ! 1 *倍。根据模 具的使用条件要求，模具结构一般进口端 部周边圆角倒钝，便于玻璃纤维束进入模 具成型。 玻璃钢制品模具设计是否合理直接 影响拉挤制品的工艺性及横截面尺寸的 准确性。模具设计的准则是根据客户要求 及结合玻璃钢制品的特殊性能来进行设 计的。 （#）原则上应保证制品壁厚均匀一 致，尽量减少直角、尖角，充分考虑制品固化时的收 缩变形。 （!）成型模具的截面应足够大，以使模具具有一 定的热容，保证加热均匀稳定。模具长度应控制在 ."" 1 # .""55。通常截面积较小的制品，模具长度 可短些；而截面积较大的制品，模具长度应长些。 （*）模具材料的选择是根据模具制 造工艺来定的。模具材料一般选用合金模 具钢，便于渗氮处理和型腔表面镀硬铬。 * $ # 拉挤模具的设计 图 *为一工字型模腔，生产时连续拉挤，其长度 根据需要截断。该制品要求质地致密，无缝隙，外形 平整，表面光滑且无玻纤外裸现象。 * $ # $ # 模具材料的选用 钢质玻璃钢拉挤模具表面光滑致密硬度高，易 于脱模，清理模具时不易损坏。因此设计该模具时 选用钢质模具。考虑到模具加工完成后需要渗氮， 故选用渗氮性能较好的 9:#!; &< 合金模具钢。 * $ # $ ! 模具尺寸的确定 模具设计时，考虑钢与复合材料之间热膨胀系 数差异较大这一特性（钢的膨胀系数为 #! = #">0 6 3 ? 图 # 玻璃钢拉挤工艺流程 # $ 玻璃钢纤维纱架 ! $ 树脂浸胶装置 * $ 预成型导 向装置 ( $ 成型模具 . $ 牵引装置 0 $ 切割装置 图 ! 成型过程 万方数据 《模具工业》!""# $%& $ ’ 总 !() *’ 乙烯基酯树脂玻璃钢的膨胀系数为 ’ + #" , - . /）， 因此，必须考虑热膨胀。对于该工字形玻璃钢格栅 制品的实际尺寸与模具尺寸之差!!，计算公式为： !! 0 !（" # , " $）（%& , % ’） 式中 !!———制件设计长度与模具设计长度之差 !———制件设计长度 " #———钢的热膨胀系数 " $———乙烯基酯树脂玻璃钢材料热膨胀系数 %&———玻璃钢材料成型温度 % ’———室温 通过计算得出的!! 值是模具原设计尺寸要 减去的量。 根据模具壁厚为制品厚度 ! 1 *倍的原则，模具 横断面外形尺寸为高 2"33、宽 )"33。 模具的长度根据玻璃钢制品拉挤过程中，由液 态!胶凝态!固态这一过程所需长度而定。根据乙 烯基酯树脂固化特点，制品固化长度应不低于 # $ " 1 # $ !3，故本模具长度设计为 # $ !3。 * $ # $ * 模具整体结构设计 模具型腔为一工字形型腔，长度达 #3 以上，加 工十分困难。为便于加工制造，设计成分体结构型 式。模具共分 (部分，如图 *所示。分体后的模具加 工制造相对方便。 图 * 模具型腔与分体结构 * $ # $ ( 模具入口设计 玻璃纤维浸树脂后进入成型模具时，纤维束是 在成型机牵引作用下进入模具的。由于模具进口处 纤维束十分松散，往往在入口处积聚缠绕，造成断 纤。再者，模具在长时间使用过程中，由于积聚缠绕 的影响，往往造成入口磨损严重，影响产品质量。为 解决这一问题，在模具入口处周边倒一截面为 # . ( 椭圆截面圆角（长轴 !"33，短轴 433），这可大大 减少断纤现象发生，提高了玻璃钢拉挤制品的质 量。 * $ ! 模具的制造 由于该模具是分体式结构，装配时要求严格对 正，加工精度高。本模具是在数控铣床上进行型腔 粗加工，粗加工至预留 " $ #33 的磨削余量。 型腔表面是利用成型砂轮磨削加工完成的。成 型砂轮的制作是本模具加工的难点。利用数控线切 割机床，根据模具型腔尺寸进行编程，然后加工出样 板。依据样板修整磨削砂轮。 ( 型腔表面处理 玻璃钢格栅在拉拔过程中，逐渐由液态变化到 固态，出模时强度相对较高，对模具的挤压作用力较 大，模具磨损严重，要求模具必须有较高的耐磨损性 能。耐磨性与硬度有关，硬度越高，耐磨性越强。为 了提高模具型腔表面硬度，模具加工完成后镀硬铬， 镀铬层厚 " $ "! 1 "$ "*33。由于镀铬层较硬（-" 1 -4567），其附着基体也必须有相应硬度，否则镀铬 层会因基体太软，在受挤压应力作用时易脱落，故模 具应进行热处理。由于该模具较长且为分体结构， 淬火处理易产生变形，故不能采用淬火工艺。综合 以上因素，采用了表面渗氮工艺。把模具各分体件 拆开，吊装于井式渗氮炉内，加入氮气并以氨气作催 化剂，加热渗氮 #!8，获得厚度为 " $ !33 的渗氮层， 洛氏硬度 4- 1 -"567。 模具型腔表面镀铬采用以有机和无机阳离子混 合物为催化剂的高效镀铬工艺，取得了很好的效 果。与传统镀铬工艺相比具有如下优点： 9 # :镀层平滑细致，分散能力好，减少了后续抛 光工序的工作量。 9 ! :阳极电流密度范围宽，对该模具的沟槽尤为 适宜，避免了低电流使镀层发暗甚至无铬，也克服了 高电流使模具烧焦及崩铬的现象。 9 * :镀铬层硬度高。实际测定模具型腔高效镀铬 层的显微硬度为 # "4"5;，明显优于普通硬铬层 ’""5;。 9 ( : 铬层微裂纹数可高达 ("" 1 -""条 . <3，对 保证模具的润滑性及耐磨性有积极意义。采用镀铬 工艺，要注意镀铬层不宜太薄。太薄磨损太快，降低 模具使用寿命；也不宜太厚，太厚镀铬层易剥落。 玻璃钢模具型腔电镀完成后，必须进行研磨抛 光处理。对模具进行研磨时，一般先选取目数较小 万方数据 《模具工业》!""# $%& $ ’ 总 !()(" 电 弧 喷 涂 制 造 汽 车 覆 盖 件 模 具 西安交通大学 王伊卿 朱东波 卢秉恒 *摘要 +以轿车前翼子板为例，阐述了电弧喷涂制作汽车覆盖件模具的工艺流程、电弧喷涂、 石膏型制作、表面处理、背衬材料的浇注以及试模等关键技术。实践证明，电弧喷涂制造汽车覆 盖件模具，成本为钢制模具的 #,- . #/-，制造周期为机械加工的 !,-，为产品开发、模具试制 提供了技术保证。 关键词 电弧喷涂 覆盖件 拉伸模 工艺 !!"#$%&’$ "#$% &’()* +,)- ./0*% (& *$% 1%20) +01 *03%) 01 0) %405./% 0)2 *$% 3%6 *%7$),89%1 &(’ 50)9&07*9’,)- *$% 2,% &(’ *$% 09*( :(26 1$%%* 5%*0/ .0’*1 :6 0’7 1.’06,)- +%’% 1*0*%2 ; ,)7/92,)- *$% *%7$)(/(-,70/ .’(7%11 &/(+ ; 0’7 1.’06,)- ; 503,)- (& *$% ./01*%’ 5(2%/ ; 19’&07% *’%0*5%)* ; 701*,)- (& *$% /,),)- 50*%’,0/ 0)2 1$03%2(+) (& *$% 2,% < =’07*,7%1 .’(>%2 *$0* *$% 7(1* (& 50)9&07*9’,)- *$% 2,% &(’ *$% 09*( :(26 1$%%* 5%*0/ .0’*1 :6 0’7 1.’06,)- ,1 ?@A B ?CA (& *$0* (& 1*%%/ 2,% 50)9&07*9’,)- ; 0)2 *$% 50)9&07*9’,)- 767/% ,1 D@A (& *$0* (& 507$,),)- .’(7%11 < E* .’(>,2%2 0 *%7$),70/ -90’0)*%% &(’ .’(297* 2%>%/(.5%)* 0)2 .,/(* 50)9&07*9’% (& 2,%1 < ()* +,%-# 0’7 1.’06,)- F 1$%%* 5%*0/ .0’*1 F 2’0+,)- 2,% F *%7$)(/(-,70/ .’(7%11 # 引 言 在轿车车身开发过程中，需要进行样车试制。 为了在样车的试制和试验中真正反映产品的工艺 性能和设计性能，国外样车车身一般采用接近正规 生产的工艺制造，其基本流程是：简易模具制造! 拉伸成形!用数控制造的胎模翻边!激光切边!在 小型环形装配线或装配台上焊接!激光监测车身尺 寸质量。其中最重要的是简易模具制造和钣金件拉 伸成形。 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 目前常用的汽车覆盖件简易模具制作工艺有低 的砂纸。本模具研磨时首先选用 0""目的水砂纸打 磨，待打磨到一定程度时，改用较细砂纸。本模具的 打磨顺序如下：0""目!/""目!# """目!# !"" 目!# ,""目。打磨过程中，必须不断用水冲洗模 具，把砂磨下来的微粒冲掉，以免划伤模具。待水砂 纸打磨到 # ,""目以后，改用船牌（123245 6789） #": ; 抛光剂，用专用电动抛光机和羊毛抛光盘进 行抛光。抛光开始时选用稍粗磨粒的抛光剂，同时 羊毛盘选用稍硬一点的，抛 ! . :次。用清水冲洗模 具，把 #": ;抛光剂抛出的微粒冲洗干净，再换用另 一只稍软的羊毛抛光盘，用船牌 #": ;抛光剂抛光模 具。在抛光过程中，抛光机向一个方向移动，不可停 在一处不动，以免模具表面发热，烧坏模具。此过程 进行 ! . :遍，抛光后的模具型腔十分光亮。 使用 0’ ;船牌洁模水擦拭模具型腔。洁模水有 两种功能，一方面可把留在模具表面微细孔的残渣 清除掉，另一方面使封孔剂很好地与模具结合。擦 拭时首先用干净的纯棉布沾 0’ ;洁模水湿擦模具， 然后用干净的棉布用力擦干。再用 0’ ;洁模水湿润 模具，待 !" . :"<23 看到模具表面有一层雾状物时 用棉布用力擦净。待 :"<23 后，用 /" ;封孔剂擦拭模 具，约等 :" . ("<23，用干净棉布用力擦净，此过程 进行 : . (次，每次间隔半小时。 使用 =>? 高效脱模剂喷涂模具型腔表面或用 棉布涂一层均匀的湿膜，在室温 !#@条件下，#, . !"4后，用干净的棉布擦干。此过程重复 ( . ,次，直 到形成一层均匀的膜。!" . :"<23 后涂膜完全干 燥。经过 =>? 高效脱模剂处理后的模具，脱模方 便，拉挤出的格栅光洁度好，模具寿命高。实验检 测，模具寿命已达 #! A #"(<。 第一作者：孙家林，济南市经十路 ):号，山东大 学机械工程学院 B南校区 C，邮编：!,""0#，电话： B ",:#C !’,,"/# D !/," B收稿日期：!""#年 :月 ’日 C 万方数据 玻璃钢格栅制品拉挤模具的研制 作者： 孙家林， 张勤河， 吴春丽 作者单位： 山东大学 刊名： 模具工业 英文刊名： DIE & MOULD INDUSTRY 年，卷(期)： 2001，(9) 引用次数： 0次 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mjgy200109014.aspx 下载时间：2010年1月7日