English
簡(jiǎn)體中文
1 FRP模具的制作
1.1 材料的選擇
基體樹(shù)脂采用藍(lán)星化工新材料股份有限公司無(wú)錫樹(shù)脂廠生產(chǎn)的WSP6101型環(huán)氧樹(shù)脂，該環(huán)氧樹(shù)脂固化收縮率低，電絕緣性能極好，對(duì)各種酸堿及有機(jī)溶劑都很穩(wěn)定，拉伸強(qiáng)度可達(dá)45MPa~70MPa,彎曲強(qiáng)度可達(dá)90MPa~120MPa。固化劑采用沈陽(yáng)市振興實(shí)用技術(shù)研究所生產(chǎn)的環(huán)氧樹(shù)脂常溫E-999固化劑。稀釋劑采用丙酮（或環(huán)氧丙烷丁基醚）。模具膠衣采用耐高溫、硬度高、韌性好的模具專(zhuān)用膠衣。制作FRP模具的纖維增強(qiáng)材料采用300g/m2無(wú)堿短切氈和0.2mm玻璃纖維方格布。
1.2 母模的制作
采用RP原型作為母模。在原型制作過(guò)程中，先要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，通過(guò)Pro/E、UG、CATLA等三維CAD造型軟件設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的三維模型，以便進(jìn)行觀摩、修改。在產(chǎn)品三維建模設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證尺寸精度，[-page-] 可以根據(jù)樹(shù)脂收縮率的大小留放一定的收綜余量。然后將產(chǎn)品的三維模型經(jīng)過(guò)SIL文件轉(zhuǎn)換、分層處理、支撐設(shè)計(jì)等操作，生成加工文件(*.PMR)。后將加工文件(*.PMR)輸入到西安交通大學(xué)研發(fā)的CPS350A型快速原型機(jī)上制作出RP原型。
圖1為CPS350A型紫外光固化快速原型機(jī)的工作原理，以光敏樹(shù)脂為原料，計(jì)算機(jī)控制紫外線束，按零件的各分層截面信[-page-] 息在光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行連續(xù)掃描，使被掃描區(qū)域的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層，之后工作臺(tái)下移一個(gè)層厚的距離，已成型的層面上又布滿了一層新的液態(tài)樹(shù)脂，然后再進(jìn)行新一層的掃描加工，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體模型。該原型機(jī)制作的原型精度可達(dá)±0.3mm(100mm以?xún)?nèi))，分層厚度為0.2mm，生成的原型大尺寸可達(dá)到350mm×350mm×500mm。
原型制作好后，需要進(jìn)行清洗、去除支撐、后固化等處理。由于紫外光固化制作的原型在其疊層方向上，每層切片截面都有一定的厚度，會(huì)在成型后的實(shí)體表面產(chǎn)生臺(tái)階，這將直接影響成型后實(shí)體的尺寸誤差和表面粗糙度。因此，必須對(duì)原型表面進(jìn)行打磨、拋光等處理，以提高原型表面的光滑程度，只有使原型表面足夠光滑，才能保證制作的FRP模具型腔的光潔度。
1.3 FRP模具的手糊制作過(guò)程
FRP模具制作工藝是以液態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂與有機(jī)或無(wú)機(jī)材料混合作為基體材料，并以原型為基準(zhǔn)，手工逐層糊制模具的一種制模方法。手糊成型FRP模具的具體工藝過(guò)程如下：
(1)分型面的設(shè)計(jì)
分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)工藝操作難易程度、模具的糊制和制件質(zhì)量都有很大的影響。一般情況下，根據(jù)原型牲，在確保原型能順利脫模及形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。因此，要正確合理地選擇分型面和澆口的位置，嚴(yán)禁出現(xiàn)倒拔模斜度，以免無(wú)法脫模。沿分型面用光滑木板固定原型，以便進(jìn)行上下模的分開(kāi)糊制。在原型和分型面上涂刷脫模劑時(shí)，一定要涂刷的脫模劑干燥后，方可進(jìn)行下一遍涂刷。[-page-]
(2)涂刷膠衣層
待脫模劑完全干燥后，將模具專(zhuān)用膠衣用毛刷分兩次涂刷，涂刷要均勻，待層初凝后再涂刷第二層。膠衣為黑色，膠衣層總厚度應(yīng)控制在0.6mm左右。在這里要注意膠衣不能涂太厚，以防止表面裂紋和起皺。
(3)樹(shù)脂膠液配制
根據(jù)常溫樹(shù)脂的粘度，可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。然后以100份WSP6101型環(huán)氧樹(shù)脂和8~10份(質(zhì)量比)丙酮(或環(huán)氧丙烷丁基醚)混合于干凈的容器中，攪拌均勻后，再加入20份~25份的固化劑(固化劑的加入量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度適當(dāng)增減)，迅速攪拌，進(jìn)行真空脫泡1min~3min，以除去樹(shù)脂膠液中的氣泡，即可使用。
(4)玻璃纖維逐層糊制
街膠衣初凝，手感軟而不粘時(shí)，將調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂膠液涂刷到膠凝的膠衣上，隨即鋪一層短切氈，用手刷將布層壓實(shí)，使含膠量均勻，排出氣泡。有些情況下，需要用尖狀物，將氣池挑開(kāi)。第二層短切氈的鋪設(shè)必須在層樹(shù)脂膠液凝結(jié)后進(jìn)行。其后可采用一布一氈的形式進(jìn)行逐層糊制，每次糊制2~3層后，要待樹(shù)脂固化放熱高峰過(guò)了之后（即樹(shù)脂膠液較粘稠時(shí)，在20℃一般60min左右），方可進(jìn)行下一層的糊制，直到所需厚度。糊制時(shí)玻璃纖維布必須鋪覆平整，玻璃布之間的接縫應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)，盡量不要在棱角處搭接。要嚴(yán)格控制每層樹(shù)脂膠液的用量，要既能充分浸潤(rùn)纖維，又不能過(guò)多。含膠量高，汽泡不易排除，而且固化放熱大，收縮率大。含膠量低，容易分層。
片模具固化后，切除多余飛邊，清理模具及另一半原型表面上的雜物，即可打脫模劑，制作膠衣層，放置注射孔與排氣孔，進(jìn)行第二片模具的糊制。待第二模具固化后，切除多余的飛邊。為保證模具有足夠的強(qiáng)度，[-page-] 避免模具變形。可適當(dāng)粘結(jié)一些支撐件、緊固件、定件銷(xiāo)等以完善模具結(jié)構(gòu)。
(5)脫模修整
在常溫（20℃左右）下糊制好的模具，一般48h基體固化定型，即能脫模。在脫模時(shí)，嚴(yán)禁用硬物敲打模具，盡可能使用壓縮空氣斷續(xù)吹氣，以使模具和母模逐漸分離。脫模后視模具的使用要求，可在模具上做些鉆孔等機(jī)械加工，尤其是在澆注或注塑時(shí)材料不易充滿的死角處，在無(wú)預(yù)留氣孔的情況下，一定要鉆些氣孔。然后進(jìn)行模具后處理，一般用400#~1200#水砂紙依次打磨模具表面，使用拋光機(jī)對(duì)模具進(jìn)行表面拋光。所有的工序完成之后模具即可交付使用。
2 結(jié)論
從模具的整個(gè)制作過(guò)程中可以看出，母模的設(shè)計(jì)與制作對(duì)整個(gè)玻璃鋼模具的制作至關(guān)重要。基于快速原型的玻璃鋼模具手糊成型技術(shù)具有快速、高精度、工藝簡(jiǎn)捷、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，既縮短了工期，又實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，滿足了現(xiàn)代企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的發(fā)展趨勢(shì)。但快速原型的加工范圍有限，這在很大程度上限定了母模的制作大小。因此，目前快速原型技術(shù)僅限于一定尺寸、精度較高、形狀較復(fù)雜的玻璃鋼模具制作。對(duì)于那些尺寸較大、精度較低、形狀較簡(jiǎn)單的玻璃鋼模具制作，可采用水泥、石膏、木材等材料制作母模，這樣可有效地降低成本，縮短工期。因此，在制作玻璃鋼模具時(shí)，我們要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況，正確選擇母模的設(shè)計(jì)與制造方法，正確生產(chǎn)、使用模具，不斷探索新工藝、新材料，只有這樣才能更好地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。