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玻璃钢模压模具和模压制品的结构优化

过去的十几年是SMC模压制品在中国高速发展的时期,从几千吨的需求量到现在几十万吨的需求量,产品应用领域也是从传统的汽车、建材和电气向市政、机床、工程机械、农用机械、公路设施、矿用设施、水利设施等方面发展。发展速度如此快,让我们行业内人士倍感欣慰,究其原因:
  一是中国市场很大,大到很多产品在国外只能使用前期设备投入小的制作工艺,但在国内完全因为有量可使用前期设备投入大的模压工艺。
  二是中国机械设备制造业发展迅速,特别是液压机和玻璃钢SMC模压模具,不光是技术发展快而且价格便宜,这使得在做前期盈亏分析时更加积极乐观。
  三是国内配套原料逐步完善,从树脂、玻纤、固化剂、脱模剂、增稠剂都有专业级的产品可供选择,质量有保证,性能也是有多种选择。
  四是改革开放带来新技术的同时,也培养了一大批SMC专业技术人员,开拓了中国复合材料行业内人才的思路,再加中国人的聪明才智和勇于创新精神,使这几年国内玻璃钢SMC模压行业高速发展。
  在看到繁荣景象的同时我们要看的行业发展的隐患,这也是客观规律所在,长期高速发展肯定不是好事,必然遗留一些问题需要解决。
  一、很多企业只注重量的扩张,而不注重质的培养。企业发展是要健康发展的,没有合理利润和好的资金管理。
  二、行业内竞争不是合理的,而是拼价格拼手段,造成低质低价,我们的产品是因为有些优势才让客户选择替代金属件、塑料件和其它玻璃钢件,但如果产品性能不好,客户可以不选择SMC工艺。
  三、对SMC整体认识不足,大家虽然都知道做玻璃钢SMC模压模具、做SMC片材、做模压制品,但一些基本原理了解甚少,造成产品最终在客户那暴露出很多问题,影响了SMC行业的整体形象。
  作为玻璃钢模压模具和SMC片材制造商,一方面我们要加强内部管理,提高产品质量稳定性;另一方面我们是加强研发,为企业可持续发展提供动力。但做好自身工作还不行,再好的SMC材料,如果玻璃钢SMC模压模具很差、产品设计存在重大缺陷,我们也是无能为力。这些年我个人做了很多这样工作,所以更加体会到产品结构和模具的重要性,国内外关于SMC模压的文献资料出了很多,如果大家都仔细阅读细细体会,确实能提高不少,今天有机会结合些实际情况与大家共同探讨一下。

一、模具分型结构和飞边设计
  建议玻璃钢SMC模压模具采用半溢式垂直分型结构,具体结构如下:

这样的结构可使成型压力有效做用于产品表面,保证SMC材料在模具型腔内正常流动和聚合反应,同时将空气尽可能的排挤出去,从而获得好的产品质量。
  二,模具定位及导向装置
  玻璃钢SMC模压模具不同于注塑模,注塑模合模时模温不高,且在完全合模后才完成产品的成型,这样就可以通过导柱精度的提高实现精确合模,但SMC模具正常工作温度在150℃左右(局部可能更高),导柱精度高就会造成卡模(加温时轴是膨胀的,孔是缩小的),大模具尤其如此,这样必须通过其它结构来实现玻璃钢SMC模压模具的高精度合模成型。带有一定斜度且表面硬化的钢质锁模块是好的选择(国外大多选用耐磨性好的黄铜加石墨,但国内压机精度低,模具合模时横向受力大,容易损坏)好的定位及导向装置是精确合模的保证,特别是对飞边结构的保证,如果不能精确合模,可能会导致上下模在飞边处磨损、拉伤,进而导致产品损坏。
   三,加强筋和翻边
  通常加强筋和翻边都是为了提高产品刚性,但设计不好反而会影响产品质量。
  1、加强筋
      关于加强筋很多资料都会有介绍,此处不再多说。
  2、翻边(高度小于30mm)
  翻边的作用也类似于加强筋,当大家都在关注加强筋的作用时往往忽略了翻边的作用。①SMC制品与金属冲压件和注塑件相比韧性差,可产生的塑性变形小。②产品边缘处也是玻纤含量相对较低而且容易产生玻纤定向的部位。建议可做如下改进:
  如结构允许建议可采用双片板粘接的复合结构,这样可避免更好的增加产品刚性,这时外板的加强筋设计可相对简单,内板的可用SMC模压、金属冲压或其它材料制成,内板整体或局部通过结构胶粘接到外板上。
      四、产品开口
  在SMC模压过程中,因模具结构、加料方式、位置和材料流动的复杂性,会对开口处的机械性能和表面质量造成影响,理想的方法是二次加工,二次加工可选择钻、冲、铣或水切割。当然如果情况允许,也可通过模具来实现,以此来减少后续加工。合理的模具结构设计是关键,一般采用所谓的挤压区结构:
  1,挤压区设计(一)适合于尺寸较小的开口区,模具简单,SMC飞边浪费少
  2,挤压区设计(二)适合于尺寸较大的开口区,模具比前一种复杂些,SMC飞边浪费多两种设计并无太严格的尺寸界限,完全看产品要求、模具质量、压机压力和材料流动性。当然开口尺寸太大或开口过多时仍采用挤压区设计,可能会因SMC材料在挤压区剧烈流动而影响表面质量。如果产品开口区更大,例如车门和后举升门上的玻璃窗口,开考虑在开口区周边设计垂直剪切边,同时为了避免熔接痕的产生,须围绕开口取铺料,且铺料接头处必须重叠30~50mm。还有一种挤压区设计也可在压机压力不足的情况下考虑这个设计我曾经用在新明公司重汽斯太尔王的散热器面罩上,避免了压力不足的挤压区压不到位的问题。
  现实的情况是一大半模具的在开口区都是采用垂直飞边结构,而且剪切边处间隙也没有严格控制,模具导向定位也是精度不够,再加上压机精度不足,反而造成铺料繁琐、飞边浪费大、表面质量差、熔接痕、产品起模拉伤等现象。
  五,产品顶出和嵌件
     大多数SMC产品都采用顶出杆、顶出板和气动顶出等方法使产品在均匀的顶出力和平行度状态下顶出,这些顶出方法可单独使用,也可复合使用。顶出的位置尽量设计在产品刚性较强的部位,如加强筋、加强筋交叉凸台处、嵌件处。如凸台是型芯式的(即中间是空心的),最好采用推管顶出的方式。顶出杆的另外一个重要作用是有助于SMC材料流动时空气从玻璃钢SMC模压模具中排出。 如产品上有嵌件,可在嵌件处设计顶出杆,但要使用活块。产品顶出后再将活块从产品上取下。国内很多厂家是简化了设计,将顶杆头部做成凸台,或是嵌件直接放在上面,或是成型产品上型芯式凸台。但是这样的做法带来的后果可不理想,产品顶出后顶杆头部卡在产品上,需用力才能取出,情况严重的需用工具撬,这会导致产品局部受伤或断裂,影响后续使用。另外SMC制品偏脆,且自润滑性差,最好不要使用自攻螺丝,如必需使用自攻螺丝,尽量不要拆卸。
  一、 建议开模之初与产品设计人员、生产人员和模具设计人员充分商谈,制定出合理产品和模具设计方案。这一点以前的北汽玻和协诺(现独资改为全耐)做的很好,主机厂给产品的A面数
模,B面的结构和数模是由模压厂家制作。这样的SMC制品在生产、使用过程中会更有优势。
  二、玻璃SMC模压模具要选质量好的厂家,切记不要贪图便宜。好的结构、好的材料、好的加工手段 、好的表面处理模具一定是你产品成功的保证。好的模压制品可直接喷漆或免喷漆,但现实是模压的产品需要大量后续处理,这也影响了客户对SMC模压制品的选择,毕竟注塑件和冲压件后期处理简单。
  SMC模压产业链上要形成专业化协作,切记别树脂厂家的去做SMC材料,SMC材料厂家的去做制品,制品厂家的又去做SMC材料,因为是近关系,这样到头来都很难做精,我是深有体会,产品出了问题双方互相扯皮,最后只能最高决策决定,把不好的树脂、不好SMC材料自己消化掉。而且因为可能的竞争关系,会影响到你和客户的紧密合作。

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