多型面组合模具的研制及其在复杂结构玻璃钢产品中的应用

张啸天，庄南征，张其麟，严 伟，吴  纪
  (上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404)

摘　要　本文从模具结构设计以及实际应用情况的角度，验证了多型面组合模具在复杂结构的玻璃钢产品制造上的可行性。
关键词：多型面组合模具；应用；复杂结构；玻璃钢产品

1　前　言

　　随着玻璃钢产品应用领域的不断拓展，玻璃钢产品从单一的结构(如壳体、板材等)，逐渐向更复杂的结构发展。
　　在汽车行业中，玻璃钢产品被大量地应用于汽车配件；在建材行业中，玻璃钢产品被制作成拉挤型材。而在航空航天工业用玻璃钢产品中，仅仅只有型面较为简单的开口式壳体结构和夹层壳体、板材等产品。随着航空航天工业与技术的发展，其设备的多样化以及对于配套玻璃钢产品的要求也越来越高，同样配套的玻璃钢产品的结构也越来越复杂，形位公差要求也越来越高。
　　由于玻璃钢产品强度高，但往往许多产品结构的刚性较低，机械加工的手段受到一定限制，因此既要保证产品的生产效率，又要保证产品的形位公差、外形尺寸公差和可加工性，就需要设计既能够有效保证产品质量，又便于使用的模具。组合模具便是必然的选择。
　　以下，我们对一种航天产品从模具设计到产品制造过程作具体阐述。

2　多型面组合模具的设计

2.1　玻璃钢产品分析
　　产品的结构如图1所示：

　　该类产品的整体结构为框架结构，并且其中的加强筋与外壳之间有扇形孔之间的部分无法加工，产品要求中心同轴管、加强筋和外壳必须一体成型，因此对于模具结构的要求就大幅度提升了。
2.2　模具结构设计
　　为了达到既能够同时生产中心同轴管、加强筋、外壳这3个部分，又能够保证这3个部分之间的相对定位公差、形位公差，所以在模具结构上采用多个组合模，其模具结构如图2所示： 

　　4　瓣模腔(成型加强筋的对模)以顶部定位板和模芯中心的销孔以及模腔尾部的扇形模芯与模具底座的扇形孔作为定位基准，以保证产品的加强筋、外壳内外壁的同心度。模芯与模具底座一体加工广这样可以保证中心同轴管与产品加强筋、外壳之间的同心度，以及中心同轴管的壁厚均匀。
　　在脱模方面，模芯与扇形模型在加工时增加0.2mm~0.3mm的脱模锥度，以减小玻璃钢产品固化后产生的吸模力对模具表面产生的正压力。

3　模具的制作与实际应用

3.1　模具的制作可行性
　　产品能否实现，关键在于模具是否可以加工出来。由于产品较高的相对定位公差与形位公差，因此该类型的组合模具需要数控设备进行加工，以减少模具的制造误差。
　　实际加工阶段中，使用数控车床、电火花线切割机床和3轴联动加工中心即可完成对该套模具的外形和所有工作面、非工作面的加工。加工完成后的模具装配照片如图3所示，模具完全分解图，如图4所示。

　　由此可见，该模具在制作与加工方面完全可行。
3.2　模具应用于产品的生产
　　制作产品是验证模具的有效方法。产品采用手糊成型，图5是成型结束后以及外壳外缘车加工后的照片：

　　产品脱模后的照片如图6所示。
　　由此可见，该类型组合模具完全满足产品的生产要求，并且能够在不损坏产品的情况下顺利脱模。从脱模后的产品看，产品的形位公差完全达到设计要求，外观线条流畅，无气泡，飞边较少，只需极少量处理，节省了很多后加工工序。

4　结　论

　　(1)多型面组合模具完全能够应用于复杂结构玻璃钢产品的生产，并且提高了复杂结构玻璃钢产品的生产效率。
　　(2)多型面组合模具既满足了产品的技术要求(即要求产品必须一体成型且尺寸在公差范围内)，又保证了产品生产上的可行性。
　　(3)航空航天工业对于航空航天设备的性能要求在不断提高，因此对于其配套的玻璃钢产品的各方面要求也在不断地提高，并且逐渐衍生出各种形状、结构复杂的玻璃钢产品，多型面组合模具对于实现这类产品的生产有决定性的作用。