國外SMC材料在農機設備中的應用
沒有哪家公司能像John Deere 那樣制造出那么大而復雜的塑料零件.
John Deere公司探索在農業設施中應用大型塑料組件的歷史可追溯到2000年，當時該公司為大型STS聯合收割機開發了SMC材料和聚氨酯裝飾性車身板。從那時起，該公司并沒有裹足不前，而是不斷進取，近它又開發出應用于拖拉機和聯合收割機的大型塑料部件。這些部件實現了功能集成性，結構完整性，美學特性以及成本要求等多個重要設計目標。
為了用塑料材料實現這些設計目標，Deere公司機器供應商的工程師們在生產這些創新性部件時采用了非常規材料和加工方法。其中的一些部件在美國哥倫布市由塑料加工設備聯盟舉辦的討論會和新產品設計競賽中備受矚目。下面我們將詳細介紹其中兩款產品：
拖拉機駕駛室頂棚
為Deere公司的氣候控制用途拖拉機設計的駕駛室內頂棚模塊贏得了設計競賽的農業獎。獲獎的原因很明顯，該部件的設計者成功把十幾個功能集成在這一個部件，包括為HVAC部件、無線電設備、內外照明設施、車頂棚和外部頂棚提供的防護罩和安裝點?！斑@個頂棚模塊就是內駕駛室系統的中樞?！痹摬考闹颇：驮O計合作伙伴Composite Products Inc（CPI）公司的工程經理Darin Grinsteinner介紹說。
John Deere 公司中型拖拉機的新內頂棚模塊集成了十幾個結構和功能特征。
專有的連續壓縮成型工藝使得這一復雜部件的產生成為可能。
加工工藝是該復雜部件誕生的重要因素。CPI公司研發了一種已申請的連續自動壓縮成型工藝，這意味著作為集成生產線的一部分，它同時進行配料和鑄模。而通常的做法是，加壓鑄模商直接從原材料供應商那里獲取預先配好的塑料原料進行壓鑄。
盡管這種集成的加工方法在北美比較罕見，但這種方法可讓CPI很好地操控用于鑄模的用料。在這種情況下，（拖拉機頂棚使用了聚丙烯同聚物，其中占重量30%的半英寸厚的玻璃加固件）。CPI稱這種連續自動壓縮成型工藝是“有益的”，除了上面那些優點，它具有成本優勢，部分原因在于公司只配置特定部件所需的原料即可，不必庫存成本昂貴的定制材料。
實際上該部件真正的加工難題在于注模而不是配料。Grinsteinner解釋說，4×5英尺的部件有一些很細很深難以填充的地方。比如9×0.04英寸的肋部?！昂芏嗑毧v深的地方難以用像標準壓縮成型方法等其他長纖維成型方法加工出來?！彼f。
除了部件公稱壁從0.04到0.3英寸的厚薄變化以及某些地方達0.5英寸之外，功能集成意味著該部件包括很多out-0f-draw特征，這本來是會對注模操作提出了很多挑戰的。
在澆注過程中減少剪應力，以便順利澆注拖拉機頂棚的各種表面細節。
CPI 公司將澆口放在中間，而不是通常的一端，這樣就縮短了流道，節約了材料。
盡管有各種各樣的挑戰，CPI公司不僅成功鑄造出該部件而且對加強玻璃纖維進行了非常合理的分布。Grinsteinner報告稱CPI公司的測試表明玻璃纖維在整個部件的分布不到1%，肋部和內鑄部分也是這樣。
該公司之所以能成功制造出如此復雜的部件，主要歸功于該公司專有的鑄模方法。重要的一項是一個大型中心澆口，整塊原材料在這兒合成終的部件。跟通常的尾門澆注系統不同，這種中心澆口包括一個“噴射罐，”實際上它是位于下部模具型腔中心間隙下面的液壓升降臺。在鑄模過程中當它升起來供應原料時，它實際上就拼成了下部模具型腔表面的一部分。
據Grinsteinner稱，這個中心澆口技術可以提高那些深細的肋部部件的低剪切填充，同時它可節省尾門澆注系統導致的材料浪費，并且簡化了加工設備。Grinsteinner估計中心澆口式鑄模方法每個部件可節省10%的材料成本，同時節省10%的工具成本。
Deere 公司的拖拉機頂棚具有許多out-of-draw功能，這需要增加類似用于集成繞線保護殼的型心移出等附加措施。
其他巧妙的加工之處包括采用二段推頂把脆弱的肋部從加工工具中取出、采用側拉以產生out-of-draw功能、以及采用減薄技術節省原材料、縮短冷卻時間等。
農業和汽車外部部件目前是CPI公司優勢加工方法大的收益部分，不過其他大型應用設備也可以從中獲益。例如CPI公司近開始生產高爾夫球包，緩沖器和電池外殼。
聯合收割機板的新選擇
Deere公司STS型聯合收割機使用塑料板已有5年之久，近該公司需要在兩個面板中開口并增加一個全新的塑料部件。
進行創新的另一個原因和柴油發動機的排放控制標準有關。據Deere公司的供應鏈整合主管和非金屬涉及工程師Brian Miller說，這個新標準使得發動機平臺需要的空間比舊模塊多18英寸。這種長度改變導致需要改動幾塊定型板，它們組成了后圍和散熱器蓋。
此外，Deere的功能測試表明，如果冷卻空氣在更高的位置進入，聯合收割機可工作良好并且也減少了空氣凈化的需要。因此Deere公司的工程師們在機器上增加了一個導管部件，或者稱為“導氣罩”。
為了選擇適合這些部件的材料，他們對同類材料進行了復雜的分析。結果很有趣，分析結果表明，要選的材料跟以前使用的材料都不太一樣。Miller解釋說代STS聯合收割機使用了壓力成型的彩色SMC材料和具有模具內部涂層的反應注射成型聚氨酯材料。分析表明三個新面板則應該使用一種鮮為人知的反應注射成型材料聚二環戊二烯(PDCPD)。
John Deere 的材料工程師選擇PDCPD 的原因是什么？那么這些決策矩陣會讓你明白他們是如何選擇STS Combine外殼材料的。對于散熱器面罩來說，SMC看起來是更合適的材料，但是Deere 選擇PDCPD 是因為一些商業原因。
他解釋說新面板根據結構和美學特性來評估。先這些面板必須能夠承受在使用時可能受到的沖擊力，同時必須具有一定的抗拉強度以承受在卡車運輸過程中的較大的風壓?！巴宪嚿系穆摵鲜崭顧C在拖車下坡行駛時，風速可達100英里/小時，”Miller稱。對于美學特性，新的面板在顏色，光澤，拋光度上必須和機器中其他彩色SMC面板及鋼結構相匹配。
在所有情況下，彩色PDCPD的得分高（參考決策矩陣表）。對10 x 6 x 2英尺的后擋板，以前是兩塊聚亞安酯RIM組合而成，Deere公司的工程師們發現，PDCPD的高抗沖擊強度抵消了它的較SMC和聚亞安酯RIM模量低的缺點。同樣，跟其他同類材料相比PDCPD因為它較好的抗沖擊性和美學特性組合而勝出－此處是具有丙烯帽和彩色SMC的熱塑ABS材料
對于9 x 6 x 1英尺的散熱器門，PDCPD在技術方面并不大大優于SMC。就如Miller所說， “面板被牢牢固定在機器上，因為面板的硬度就不如撓度重要，一個人靠在上面會引起這種撓度。”因此，Deere還是出于“一些商業原因”而選擇了PDCPD，Miller解釋說。
Deere 公司的Combine 新車身板是為了符合聯邦排放要求而制作的，它稍稍增加了機器的長度。新車身板以及所有機器頂部的新空氣排放管都是用PDCPD 制造的，這是聚亞安酯和SMC 的替代物。
至于說商業原因，Miller指出說如果不是考慮到PDCPD的成本因素的話，Deere公司和他的供應商也不會放棄常規材料設計的方法。通常，PDCPD板的壁厚比較均勻，而且強化功能件一般是由另外的鑄造過程實現，并通過獨立的加工過程組合在頂棚上?！拔覀償喽ㄟ@種方法不能滿足成本預算的要求，”他說，并舉例說這些成本包括額外加工的成本、鑄造和緊固成本以及組合增強板成本。
因此Deere后對肋部、軸套及其他為了達到頂棚荷載要求的強化功能件進行澆鑄。這些附加的功能的確使這些部件的澆鑄更加困難，并且增加了鑄造這些部件的難度，并且冒著弄壞部件表面肋部和軸套的風險。但是Miller又說這節省了附加澆鑄和組裝成本的同時降低了風險，因此Deere有理由利用PDCPD材料性質的優勢?！拔覀兇蚱屏嗽O計框框，” Miller說?！暗沁@對我們有用。”
John Deere公司探索在農業設施中應用大型塑料組件的歷史可追溯到2000年，當時該公司為大型STS聯合收割機開發了SMC材料和聚氨酯裝飾性車身板。從那時起，該公司并沒有裹足不前，而是不斷進取，近它又開發出應用于拖拉機和聯合收割機的大型塑料部件。這些部件實現了功能集成性，結構完整性，美學特性以及成本要求等多個重要設計目標。
為了用塑料材料實現這些設計目標，Deere公司機器供應商的工程師們在生產這些創新性部件時采用了非常規材料和加工方法。其中的一些部件在美國哥倫布市由塑料加工設備聯盟舉辦的討論會和新產品設計競賽中備受矚目。下面我們將詳細介紹其中兩款產品：
拖拉機駕駛室頂棚
為Deere公司的氣候控制用途拖拉機設計的駕駛室內頂棚模塊贏得了設計競賽的農業獎。獲獎的原因很明顯，該部件的設計者成功把十幾個功能集成在這一個部件，包括為HVAC部件、無線電設備、內外照明設施、車頂棚和外部頂棚提供的防護罩和安裝點?！斑@個頂棚模塊就是內駕駛室系統的中樞?！痹摬考闹颇：驮O計合作伙伴Composite Products Inc（CPI）公司的工程經理Darin Grinsteinner介紹說。
John Deere 公司中型拖拉機的新內頂棚模塊集成了十幾個結構和功能特征。
專有的連續壓縮成型工藝使得這一復雜部件的產生成為可能。
加工工藝是該復雜部件誕生的重要因素。CPI公司研發了一種已申請的連續自動壓縮成型工藝，這意味著作為集成生產線的一部分，它同時進行配料和鑄模。而通常的做法是，加壓鑄模商直接從原材料供應商那里獲取預先配好的塑料原料進行壓鑄。
盡管這種集成的加工方法在北美比較罕見，但這種方法可讓CPI很好地操控用于鑄模的用料。在這種情況下，（拖拉機頂棚使用了聚丙烯同聚物，其中占重量30%的半英寸厚的玻璃加固件）。CPI稱這種連續自動壓縮成型工藝是“有益的”，除了上面那些優點，它具有成本優勢，部分原因在于公司只配置特定部件所需的原料即可，不必庫存成本昂貴的定制材料。
實際上該部件真正的加工難題在于注模而不是配料。Grinsteinner解釋說，4×5英尺的部件有一些很細很深難以填充的地方。比如9×0.04英寸的肋部?！昂芏嗑毧v深的地方難以用像標準壓縮成型方法等其他長纖維成型方法加工出來?！彼f。
除了部件公稱壁從0.04到0.3英寸的厚薄變化以及某些地方達0.5英寸之外，功能集成意味著該部件包括很多out-0f-draw特征，這本來是會對注模操作提出了很多挑戰的。
在澆注過程中減少剪應力，以便順利澆注拖拉機頂棚的各種表面細節。
CPI 公司將澆口放在中間，而不是通常的一端，這樣就縮短了流道，節約了材料。
盡管有各種各樣的挑戰，CPI公司不僅成功鑄造出該部件而且對加強玻璃纖維進行了非常合理的分布。Grinsteinner報告稱CPI公司的測試表明玻璃纖維在整個部件的分布不到1%，肋部和內鑄部分也是這樣。
該公司之所以能成功制造出如此復雜的部件，主要歸功于該公司專有的鑄模方法。重要的一項是一個大型中心澆口，整塊原材料在這兒合成終的部件。跟通常的尾門澆注系統不同，這種中心澆口包括一個“噴射罐，”實際上它是位于下部模具型腔中心間隙下面的液壓升降臺。在鑄模過程中當它升起來供應原料時，它實際上就拼成了下部模具型腔表面的一部分。
據Grinsteinner稱，這個中心澆口技術可以提高那些深細的肋部部件的低剪切填充，同時它可節省尾門澆注系統導致的材料浪費，并且簡化了加工設備。Grinsteinner估計中心澆口式鑄模方法每個部件可節省10%的材料成本，同時節省10%的工具成本。
Deere 公司的拖拉機頂棚具有許多out-of-draw功能，這需要增加類似用于集成繞線保護殼的型心移出等附加措施。
其他巧妙的加工之處包括采用二段推頂把脆弱的肋部從加工工具中取出、采用側拉以產生out-of-draw功能、以及采用減薄技術節省原材料、縮短冷卻時間等。
農業和汽車外部部件目前是CPI公司優勢加工方法大的收益部分，不過其他大型應用設備也可以從中獲益。例如CPI公司近開始生產高爾夫球包，緩沖器和電池外殼。
聯合收割機板的新選擇
Deere公司STS型聯合收割機使用塑料板已有5年之久，近該公司需要在兩個面板中開口并增加一個全新的塑料部件。
進行創新的另一個原因和柴油發動機的排放控制標準有關。據Deere公司的供應鏈整合主管和非金屬涉及工程師Brian Miller說，這個新標準使得發動機平臺需要的空間比舊模塊多18英寸。這種長度改變導致需要改動幾塊定型板，它們組成了后圍和散熱器蓋。
此外，Deere的功能測試表明，如果冷卻空氣在更高的位置進入，聯合收割機可工作良好并且也減少了空氣凈化的需要。因此Deere公司的工程師們在機器上增加了一個導管部件，或者稱為“導氣罩”。
為了選擇適合這些部件的材料，他們對同類材料進行了復雜的分析。結果很有趣，分析結果表明，要選的材料跟以前使用的材料都不太一樣。Miller解釋說代STS聯合收割機使用了壓力成型的彩色SMC材料和具有模具內部涂層的反應注射成型聚氨酯材料。分析表明三個新面板則應該使用一種鮮為人知的反應注射成型材料聚二環戊二烯(PDCPD)。
John Deere 的材料工程師選擇PDCPD 的原因是什么？那么這些決策矩陣會讓你明白他們是如何選擇STS Combine外殼材料的。對于散熱器面罩來說，SMC看起來是更合適的材料，但是Deere 選擇PDCPD 是因為一些商業原因。
他解釋說新面板根據結構和美學特性來評估。先這些面板必須能夠承受在使用時可能受到的沖擊力，同時必須具有一定的抗拉強度以承受在卡車運輸過程中的較大的風壓?！巴宪嚿系穆摵鲜崭顧C在拖車下坡行駛時，風速可達100英里/小時，”Miller稱。對于美學特性，新的面板在顏色，光澤，拋光度上必須和機器中其他彩色SMC面板及鋼結構相匹配。
在所有情況下，彩色PDCPD的得分高（參考決策矩陣表）。對10 x 6 x 2英尺的后擋板，以前是兩塊聚亞安酯RIM組合而成，Deere公司的工程師們發現，PDCPD的高抗沖擊強度抵消了它的較SMC和聚亞安酯RIM模量低的缺點。同樣，跟其他同類材料相比PDCPD因為它較好的抗沖擊性和美學特性組合而勝出－此處是具有丙烯帽和彩色SMC的熱塑ABS材料
對于9 x 6 x 1英尺的散熱器門，PDCPD在技術方面并不大大優于SMC。就如Miller所說， “面板被牢牢固定在機器上，因為面板的硬度就不如撓度重要，一個人靠在上面會引起這種撓度。”因此，Deere還是出于“一些商業原因”而選擇了PDCPD，Miller解釋說。
Deere 公司的Combine 新車身板是為了符合聯邦排放要求而制作的，它稍稍增加了機器的長度。新車身板以及所有機器頂部的新空氣排放管都是用PDCPD 制造的，這是聚亞安酯和SMC 的替代物。
至于說商業原因，Miller指出說如果不是考慮到PDCPD的成本因素的話，Deere公司和他的供應商也不會放棄常規材料設計的方法。通常，PDCPD板的壁厚比較均勻，而且強化功能件一般是由另外的鑄造過程實現，并通過獨立的加工過程組合在頂棚上?！拔覀償喽ㄟ@種方法不能滿足成本預算的要求，”他說，并舉例說這些成本包括額外加工的成本、鑄造和緊固成本以及組合增強板成本。
因此Deere后對肋部、軸套及其他為了達到頂棚荷載要求的強化功能件進行澆鑄。這些附加的功能的確使這些部件的澆鑄更加困難，并且增加了鑄造這些部件的難度，并且冒著弄壞部件表面肋部和軸套的風險。但是Miller又說這節省了附加澆鑄和組裝成本的同時降低了風險，因此Deere有理由利用PDCPD材料性質的優勢?！拔覀兇蚱屏嗽O計框框，” Miller說?！暗沁@對我們有用。”
