多型面組合模具的研制及其在復雜結構玻璃鋼產品中的應用

張嘯天，莊南征，張其麟，嚴 偉，吳  紀
  (上海玻璃鋼研究院有限公司，上海201404)

摘　要　本文從模具結構設計以及實際應用情況的角度，驗證了多型面組合模具在復雜結構的玻璃鋼產品制造上的可行性。
關鍵詞：多型面組合模具；應用；復雜結構；玻璃鋼產品

1　前　言

　　隨著玻璃鋼產品應用領域的不斷拓展，玻璃鋼產品從單一的結構(如殼體、板材等)，逐漸向更復雜的結構發展。
　　在汽車行業中，玻璃鋼產品被大量地應用于汽車配件；在建材行業中，玻璃鋼產品被制作成拉擠型材。而在航空航天工業用玻璃鋼產品中，僅僅只有型面較為簡單的開口式殼體結構和夾層殼體、板材等產品。隨著航空航天工業與技術的發展，其設備的多樣化以及對于配套玻璃鋼產品的要求也越來越高，同樣配套的玻璃鋼產品的結構也越來越復雜，形位公差要求也越來越高。
　　由于玻璃鋼產品強度高，但往往許多產品結構的剛性較低，機械加工的手段受到一定限制，因此既要保證產品的生產效率，又要保證產品的形位公差、外形尺寸公差和可加工性，就需要設計既能夠有效保證產品質量，又便于使用的模具。組合模具便是必然的選擇。
　　以下，我們對一種航天產品從模具設計到產品制造過程作具體闡述。

2　多型面組合模具的設計

2.1　玻璃鋼產品分析
　　產品的結構如圖1所示：

　　該類產品的整體結構為框架結構，并且其中的加強筋與外殼之間有扇形孔之間的部分無法加工，產品要求中心同軸管、加強筋和外殼必須一體成型，因此對于模具結構的要求就大幅度提升了。
2.2　模具結構設計
　　為了達到既能夠同時生產中心同軸管、加強筋、外殼這3個部分，又能夠保證這3個部分之間的相對定位公差、形位公差，所以在模具結構上采用多個組合模，其模具結構如圖2所示： 

　　4　瓣模腔(成型加強筋的對模)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，以保證產品的加強筋、外殼內外壁的同心度。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品加強筋、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增加0.2mm~0.3mm的脫模錐度，以減小玻璃鋼產品固化后產生的吸模力對模具表面產生的正壓力。

3　模具的制作與實際應用

3.1　模具的制作可行性
　　產品能否實現，關鍵在于模具是否可以加工出來。由于產品較高的相對定位公差與形位公差，因此該類型的組合模具需要數控設備進行加工，以減少模具的制造誤差。
　　實際加工階段中，使用數控車床、電火花線切割機床和3軸聯動加工中心即可完成對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　模具應用于產品的生產
　　制作產品是驗證模具的有效方法。產品采用手糊成型，圖5是成型結束后以及外殼外緣車加工后的照片：

　　產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品的生產要求，并且能夠在不損壞產品的情況下順利脫模。從脫模后的產品看，產品的形位公差完全達到設計要求，外觀線條流暢，無氣泡，飛邊較少，只需極少量處理，節省了很多后加工工序。

4　結　論

　　(1)多型面組合模具完全能夠應用于復雜結構玻璃鋼產品的生產，并且提高了復雜結構玻璃鋼產品的生產效率。
　　(2)多型面組合模具既滿足了產品的技術要求(即要求產品必須一體成型且尺寸在公差范圍內)，又保證了產品生產上的可行性。
　　(3)航空航天工業對于航空航天設備的性能要求在不斷提高，因此對于其配套的玻璃鋼產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、結構復雜的玻璃鋼產品，多型面組合模具對于實現這類產品的生產有決定性的作用。