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多型面組合模具的研制及其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)玻璃鋼產(chǎn)品中的應(yīng)用
張嘯天，莊南征，張其麟，嚴(yán) 偉，吳 紀(jì)
(上海玻璃鋼研究院有限公司，上海201404)
摘 要 本文從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用情況的角度，驗(yàn)證了多型面組合模具在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的玻璃鋼產(chǎn)品制造上的可行性。
關(guān)鍵詞：多型面組合模具；應(yīng)用；復(fù)雜結(jié)構(gòu)；玻璃鋼產(chǎn)品
1 前 言
隨著玻璃鋼產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，玻璃鋼產(chǎn)品從單一的結(jié)構(gòu)(如殼體、板材等)，逐漸向更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)發(fā)展。
在汽車行業(yè)中，玻璃鋼產(chǎn)品被大量地應(yīng)用于汽車配件；在建材行業(yè)中，玻璃鋼產(chǎn)品被制作成拉擠型材。而在航空航天工業(yè)用玻璃鋼產(chǎn)品中，僅僅只有型面較為簡(jiǎn)單的開口式殼體結(jié)構(gòu)和夾層殼體、板材等產(chǎn)品。隨著航空航天工業(yè)與技術(shù)的發(fā)展，其設(shè)備的多樣化以及對(duì)于配套玻璃鋼產(chǎn)品的要求也越來越高，同樣配套的玻璃鋼產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，形位公差要求也越來越高。
由于玻璃鋼產(chǎn)品強(qiáng)度高，但往往許多產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的剛性較低，機(jī)械加工的手段受到一定限制，因此既要保證產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，又要保證產(chǎn)品的形位公差、外形尺寸公差和可加工性，就需要設(shè)計(jì)既能夠有效保證產(chǎn)品質(zhì)量，又便于使用的模具。組合模具便是必然的選擇。
以下，我們對(duì)一種航天產(chǎn)品從模具設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造過程作具體闡述。
2 多型面組合模具的設(shè)計(jì)
2.1 玻璃鋼產(chǎn)品分析
產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖1所示：
該類產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，并且其中的加強(qiáng)筋與外殼之間有扇形孔之間的部分無法加工，產(chǎn)品要求中心同軸管、加強(qiáng)筋和外殼必須一體成型，因此對(duì)于模具結(jié)構(gòu)的要求就大幅度提升了。
2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了達(dá)到既能夠同時(shí)生產(chǎn)中心同軸管、加強(qiáng)筋、外殼這3個(gè)部分，又能夠保證這3個(gè)部分之間的相對(duì)定位公差、形位公差，所以在模具結(jié)構(gòu)上采用多個(gè)組合模，其模具結(jié)構(gòu)如圖2所示：
4 瓣模腔(成型加強(qiáng)筋的對(duì)模)以頂部定位板和模芯中心的銷孔以及模腔尾部的扇形模芯與模具底座的扇形孔作為定位基準(zhǔn)，以保證產(chǎn)品的加強(qiáng)筋、外殼內(nèi)外壁的同心度。模芯與模具底座一體加工廣這樣可以保證中心同軸管與產(chǎn)品加強(qiáng)筋、外殼之間的同心度，以及中心同軸管的壁厚均勻。
在脫模方面，模芯與扇形模型在加工時(shí)增加0.2mm~0.3mm的脫模錐度，以減小玻璃鋼產(chǎn)品固化后產(chǎn)生的吸模力對(duì)模具表面產(chǎn)生的正壓力。
3 模具的制作與實(shí)際應(yīng)用
3.1 模具的制作可行性
產(chǎn)品能否實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于模具是否可以加工出來。由于產(chǎn)品較高的相對(duì)定位公差與形位公差，因此該類型的組合模具需要數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工，以減少模具的制造誤差。
實(shí)際加工階段中，使用數(shù)控車床、電火花線切割機(jī)床和3軸聯(lián)動(dòng)加工中心即可完成對(duì)該套模具的外形和所有工作面、非工作面的加工。加工完成后的模具裝配照片如圖3所示，模具完全分解圖，如圖4所示。
由此可見，該模具在制作與加工方面完全可行。
3.2 模具應(yīng)用于產(chǎn)品的生產(chǎn)
制作產(chǎn)品是驗(yàn)證模具的有效方法。產(chǎn)品采用手糊成型，圖5是成型結(jié)束后以及外殼外緣車加工后的照片：
產(chǎn)品脫模后的照片如圖6所示。
由此可見，該類型組合模具完全滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，并且能夠在不損壞產(chǎn)品的情況下順利脫模。從脫模后的產(chǎn)品看，產(chǎn)品的形位公差完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，外觀線條流暢，無氣泡，飛邊較少，只需極少量處理，節(jié)省了很多后加工工序。
4 結(jié) 論
(1)多型面組合模具完全能夠應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)玻璃鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)，并且提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)玻璃鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
(2)多型面組合模具既滿足了產(chǎn)品的技術(shù)要求(即要求產(chǎn)品必須一體成型且尺寸在公差范圍內(nèi))，又保證了產(chǎn)品生產(chǎn)上的可行性。
(3)航空航天工業(yè)對(duì)于航空航天設(shè)備的性能要求在不斷提高，因此對(duì)于其配套的玻璃鋼產(chǎn)品的各方面要求也在不斷地提高，并且逐漸衍生出各種形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的玻璃鋼產(chǎn)品，多型面組合模具對(duì)于實(shí)現(xiàn)這類產(chǎn)品的生產(chǎn)有決定性的作用。