摘要：研制与生产了平面尺寸为1829mm*1067mm，重量达36kg的SMC模压篮球板。经检测，该篮球板的表面平直度及扣篮时板拉蓝圈对篮球板的特殊强度均已满足用户的要求。讨论了可供商榷的改进之处。
1  前  言
    缩观国内外，SMC模压制品主要应用于汽车与其它运输车辆零部件、建筑器材及卫浴设备，以及电气与电子产品的零部件等大项。以SMC模压制品用于体育运动器材尚不多见，SMC模压篮球板，曾有较小宽度的0.6m(24英寸)、1.12m(44英寸)、1.22m(48英寸)等数种庭园式专用篮球板在国外面市，并非供正规比赛使用。近期按国外用户的要求与委托，我们开发与试制了供练习与比赛用的正规的大型篮球板，其尺寸为1829mm(72英寸)*1067mm(42英寸)*51mm(2英寸),重达36kg。从结构设计、定购模具、选择材料、改进工艺、测试性能到试制与生产成功，并批量供应的用户，均已按质按量如期完成，满足了用户的要求，也为SMC模压制品的应用增加了一项新的品种。
2  大型SMC模压篮球板的规格与要求
    根据用户的设计要求，篮球板表面尺寸为1829mm*1067mm，其翻边的高度为51mm，篮球板反面，按其结构要求，以纵、横、斜三个方向布置了密实的加强筋，主板厚度为4mm，加强筋高度一般为51mm，篮球板的形状及加强筋的布置见图1与图2。
    
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    对该篮球板的主要技术要求为：
    1）在大于1.95m2的篮球板的正面，必须平直光滑。该平面要求平整，至多可以允许向上微凸；在1829mm的长度内，到多可允许向上凸起3mm，即向上凸起的不平直度必须小于0.16%；但该平面不允许向下凹陷。
    2）背面的加强筋与翻边齐，其高为51mm的加强筋必须充满、完整、不允许有缺料、气泡与微裂痕、以致裂纹的存在。
    根据实际使用要求，设计专门测试装置，模枋球员在跳起扣篮后，习惯于向下拉扯篮圈的着力动作，以测试该力对篮球板的破坏值（逐步加力到篮球板发生裂纹时止，）该值必须大于272.72kg(600磅)。
3  大型SMC篮球板的试制与检测
    从篮球板及其要求的分析可知，大型SMC篮球板的主要难点在于对表面平直度的严格要求，而对于材料的物理机械性能的要求并非极高。由于结构设计为客户所提供，模具按其要求制成，故而认为，先在材料的选择与组合方面，要按适用于大平面低收缩率的模压制品不易变形的要求进行试验，进而尚必须兼顾：工艺与操作性能以及相应的物理机械性能；再加以固化后的校形；即将模压制品固化后置于特制夹具中在压力下冷却的校形为配合，以弥补前者之不足。以上述筛选确定的配方与工艺以及后处理方式进行多次试制与检测得工艺与性能均较为合适之产品，有关检测与试制要点如下述：
    1、大型SMC篮球板的表面平直度：
    该篮球对表面平直度的要求，可以图来表示(图3)
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    因SMC模压制品应属于快速成型，且在高温下脱模，制品在脱模后冷却到室温的过程中，由于应力的存在，会导致SMC模压制品的变形：更何况在该篮球板的设计中，其背面有高达51mm，纵横斜交错密布的加强筋；又要求篮球板的正面平直，不能有丝毫凹陷，仅允许向上微凸。为此在相应的操作工艺方面，设计了专用冷却定型夹具。SMC模压篮球板在出模后,(如有需要也可再次加热到特定温度)，立即置于冷却定型夹具中，使其在压力下冷却，以避免发生凹陷变形。定型检测合格后的SMC篮球板的存放方式，也经多次试验后采用平直竖放成列，以减少其存放过中的变形。终，提供用户的SMC篮球板的平直度满足了产品的要求：SMC篮球板平面基本平整，不凹陷，而呈微凸，凸起处多不大于3mm，测试结果实例见表1。
    
    测试位置见图4
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    2、SMC篮球板背面众多加强筋，应充满、完整、无气孔、裂痕、裂纹，由于原材料的背面加强筋高度与翻边高达51mm，且加强筋呈纵横斜三向密布，据估计，该加强筋的重量已达SMC篮球板整体重量的30%左右。考虑到模压工艺中排气的困难，在模具设计制造中，已按纵横向加强筋交叉点的顶杆均作排气孔设计，但排气与SMC模压工艺中的铺料方式又是一对矛盾的2个方面。在SMC模压制品中一般铺料面积为40-80%，铺料面积过小，虽则有利于排除气泡，但由于此时SMC流动距离过大，而易于导致玻纤趋于取向，排列整齐而影响SMC制品强度；如铺料面积过大，虽则强度较好，但因SMC流动距离过小，而不利于排气，且易在SMC制品中产生内裂纹。根据大型SMC篮球板结构设计特点与要求。在具体的模压工艺中，在调整铺料面积大小与层次多少的同时，也不断调整压机的有关参数与之配合，后期已基本上可以按要求制得达到表面平整，背面加强筋充满、完整，无气孔、气泡、也无微裂痕，裂纹，而且脱模良好的制品，通过检测。
    3、大型SMC篮球板与篮圈的结合强度
    根据该大型SMC篮球板的产品要求，设计与采用了专门的测试装置，以测定使用时当球员跳起扣篮后板住篮圈向下用力拉扯的习惯动作，对该篮板破坏的影响，按用户要求，该力必须大于600磅，即F>272.72kg，也即在该力作用下篮球板不破坏。按我们选择主体材料与有关辅助材料组合，而获得的SMC模压篮球板已满足该强度要求，而且也符合对表面质量的要求。原SMC篮球板的设计中，为加强SMC篮球板与金属篮圈的结合（机械联接）强度在背面靠近篮圈处也用机械联接方式固定了一块573mm*150mm*5mm的加固钢板。经实际测试：
    1）  背面没有装备钢板增强：SMC篮球板发生破坏时的载荷为：400.00kg(880磅)
    2）  背部装备有钢板增强的SMC篮球板发生破坏时的载荷为：636.86kg(1400磅)
4  讨论与改进
    环顾大型SMC篮球板的试制、试生产与批量供应的过程，虽则已基本达到与满足用户的要求，但在大型SMC模压制品的实际应用方面还是有值得商榷之处，经进一步讨论，当图改进之。下述即为其中之部分。
    1、大型SMC模压制品的表面平整度；
    在达到与满足该产品的对表面平直度的要求方面，除了在原料SMC及其模压工艺、设备与模的配合各方面都采取了相应措施之外，后还是采用了设计制作专用冷却定型夹具，让制品在压力下冷却以减少其变形的方法。采用这种物理方法并非好，也许在长期存放后，表面还可能发生某些变化。事实上，对于大型SMC模压制品来说，由于在背面纵横斜三向密布有较高且厚的加强筋，从理论上讲，其表面就有向下凹陷的可能，要求表面平整或微凸显然甚为困难。所以考虑在日后再次生产此类结构产品时，建议将该模具的凹模(即模压制品正面)，先制成微凹，以此来弥补或抵消该制品的收缩变形所造成的表面微凹应是可以实现的。我们将与模具设计与模具制作方配合，通过小型模具的试验先行验证，再应用到大型制品中去。
    2、大型SMC模压制品加强筋设计：
    SMC模压制品的特点之一与FRP的一般制品一样是其可设计性，即根据产品的性能要求可以进行产品的SMC材料与模压工艺设计，从而大限度地满足制品的要求。本文涉及的大型SMC篮球板，系由用户负责设计，提供图纸提出要求，供订购模具与生产SMC篮球板。仅以背面加强筋的设计来看，通过实际操作与有关资料相比较可知尚有不尽适合之处。[-page-] 
    图5为加强筋的结构示意图。图中主要的结构尺寸为：
    h：加强筋的高度
    b：加强筋的宽度
    t：加强筋的厚度
    
    据资料介绍，一般要求h、b和t三者相比都不应太大，而应取b<t,h=(3-5)t为宜。在该大型SMC篮球板的设计中，实际采用了：
    h=51mm    t=4mm    b=5-8mm；
    即已达b>1~2t    h>12t
    显然并不符合这一要求。虽然也制得了合格产品，但其中艰辛难以形容。究其原因，是用户为了控制成本将原设计中篮球板的主板厚度(应与加强筋的厚度是一致的)从t=8mm,改成t=4，但其余的尺寸：加强筋的高、宽都未作相应改变；尤其原设计加强筋的高度仍等同篮球板翻边的高度，高达51mm之多。相信前人与业界积累的经验必须重视，下次遇到同类大型SMC制品时，当应结合实例联合设计为宜。
    3、工序布置，厂户设计对大型SMC篮球板的影响。
    大型SMC篮球板的制作，根据对产品的要求，除了对材料选择、工艺试验、模具设备的调整配合之外，尚应是现代工业中多工序，多项工艺的联合与合作的结果，影响较大的是表面质量的控制，公款达的设备与厂房设计系80年代末，从海外引进，但由于制品要求不同，当时将模压、喷漆、机加集于一堂。模压制品打磨飞边产生的尘埃不少，对于喷漆区域表面的影响不言而喻，为此SMC模压篮球板又多加了喷漆这一工序，并且将喷漆车间相对隔离，漆料、空气均过滤检查后方可使用。据此可知分立式的车间设计，并必须隔离控制打磨飞边毛刺工序的操作对SMC模压制品工厂的重要。