大型smc复合材料艇身整体模压成型技术应用研究与开发
压缩模由型腔、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统等机构组成。其中型腔是直接成型塑件的部位，型腔与加料室共同起装料的作用。导向机构用来保证上下模合模的对中性。保证推出机构上下运动平稳。在成型带有侧向凹凸或侧孔的塑件时，模具必须设有各种侧分型抽芯机构，塑件才能抽出。固定式压缩模在模具上必须有脱模机构 (推出机构)。smc压缩模设计的关键是其凸模与凹模配合结构形式，典型的包括溢式压缩模，其凸、凹模无配合，凸、凹模接触面应光滑平整，但不宜太大，设计成宽3～5mm环形面，但这样环形面易损。不溢式结构其凸凹模配合间隙与配合高度要适当，太小则排气困难，凸、凹模易擦伤，太大则溢料严重，飞边难去除。半溢式结构其因带有水平挤压面，挤压面宽度不应太小。为使余压全部由挤压面承受，必须设承压块。现代产品成型工艺中因溢式压缩模的固有缺陷，其应用较少。应用较多的是半溢式和不溢式两种结构。
大型smc复合材料艇身整体模压成型技术应用研究与开发
摩托艇艇身覆盖件是目前国内大的smc模压件，加上其外形结构复杂、镶嵌件多、成型难度高、配合精度高、耐海水腐蚀等要求；同时承受着艇的各种运行工况作用，因而要求重量轻、比强度高。采用传统的手糊成型工艺不仅产品质量差、技术含量低、一致性差，而且存在劳动强度高、生产效率低、制造成本高等缺陷。艇身采用smc片状模塑料压制成型，将填补国内采用此种方法成型全smc复合材料艇身的空白。采用钢板拼焊整体模具设计制造，通过油循环加热实现smc艇身的热模压，实现smc艇身的大批量无余量生产。smc模压核心的主要依赖于模具的结构设计、模压的时间、压力温度等工艺参数的合理制定、热变形的校正措施等。
提供了基于专家系统的注塑模（mold wizard）、钣金零件冲压模（die engineer）、级进模（progressive die wizard）等模具设计功能，模具专家设计系统融入了模具设计师的经验和系统开发师的智慧，使用它们可以加速模具设计速度，提高产品的设计质量。模具设计向导技术提供了基于优实践基础上的、逐步引导式进行构造的工作流程，使许多企业的模具设计过程实现了自动化。使得企业在模具设计制造（规划、采购、详细设计、电极设模具制造）的并行展开，因而缩短了交付时间。由于艇身smc热成型压缩模在模具的结构设计上与注塑模有相似的地方，因此在进行艇身热压模具设计时，充分利用注塑模（mold wizard）模具设计的相似性解决模具分模，模具结构设计方面的设计工作。
如图3所示为对该艇身smc模压成型的模具设计、模具数控加工编程以及模具实物。该模具结构为封闭式、油循环加热成型艇身。此种结构较开放式、电加热型模具，其产品重量可以严格控制、无飞边、壁厚一致性好、加热均匀、维修维护方便、模压能耗低等多种优点。模具设计主要的为凸凹模凸凹模之间的接口配合设计对溢料飞边的影响、加热系统的设计、顶出机构与模具的表面光洁度与修配余量的控制。
艇身smc模压成型工艺关键
压缩模塑前的准备的工作包括模具调整、预压。压缩模塑过程中对于大的嵌件应预热；关键是加料量应准确。凸模为接触塑料前应快，接触后要慢。排气应安排在塑料未固化前，速度要快。固化速度和固化程度要适当，使制品性能好，生产效率高。要控制两个参数是固化速度和固化程度。固化速度过快容易导致充模不满；过慢则生产周期长，生产效率低。固化程度不足则导致力学强度、耐蠕变性、耐热性、化学性能下降；固化过度则导致力学强度不高，脆性大，变色，表面有气泡。脱模剂的选用在每件制品模压前也起着重要的作用，同时在模具清理时可用铜刀或铜刷除残留物，用压缩空气吹净模具。
压缩模塑成型的压力在整个成型过程中，压力的变化与压缩模类型有关。成型压力主要根据塑料种类、塑料形态、制品形状及尺寸、成型温度和压缩模结构等确定。提高压力，利于充模，但太高，易损坏嵌件与模具。成型时模具温度，比热塑性塑料模温更重要。型腔内热固性塑料高温度大于模具温度；热塑性塑料低于模温。模压时间与成型温度有关，成型温度越高，时间越短。还与塑料种类、制品形状及厚度、压缩模结构、预压和预热、成型压力等有关。模压时间太长，会产生过熟，导致制品强度下降，过短，则欠熟。
艇身smc模压过程中的关键要素分别为填料、加压、温度、保温时间、起模、模具润滑等。其中smc原材料对模压的有着重要的影响，如s35/1039/1046三种不同的材料，其模压的过程控制不同。如s35的材料，其综合机械性能高，纤维含量高且纤维丝较长，树脂含量低，其热模压时成型流动比较困难，因此在铺料时要求铺料要尽可能的均匀分布。1039则综合机械性能较低，树脂含量高，成型流动性好，但是脆性大。而1046这种类型的材料，综合机械性能适中，树脂含量和纤维含量适中，该材料的综合机械性能与成型工艺性能介入s35与1039之间，是比较适合大型薄壁壳体的成型的。从上述分析来看，在选择模压工艺前，先要对纤维、树脂的含量对成型工艺性、机械性能等方面分析，从而能够比较好的确定其模压工艺参数与过程控制。
艇身smc模压常见的缺陷主要包括重量超标或者过小、表面出现裂纹、表面光洁度不够、表面颜色不均匀且有些部位出现黄色、脱模不顺畅有时出现粘模的现象。针对上述情况在试模时的填料在理论计算的基础上通过工艺试验验证的方法进行合理的控制，同时配制样板在smc板料的基础上对填料进行控制下料称重。模具表面温度通过温度测量计对多处关键点的温度进行测量，根据温度分布均匀的需要，对模具加温和流道等进行合理的设计制造来保证，在设计初期可通过有限元模拟的方法对流道进行传热分析模拟优化设计，有效的保证了模压时模具温度的均匀一致性。针对模压后，由于产品取出后为高温达120o左右状态，因此对脱模后的产品为保证产品的外形和减小冷却过程中的变形，通过校形铺放工装有效的保证了产品的外观尺寸精度一致性要求。如下图所示为艇身模压出的实物图，经过装配粘接与水上试验，通过smc成型的方式，不仅有效的减轻了整艇的重量，同时有效的保证了产品的密封性、行驶的稳定性和使用强度与疲劳要求,如图4所示为压制成型合格后的实物。
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大型smc复合材料艇身整体模压成型技术应用研究与开发
摩托艇艇身覆盖件是目前国内大的smc模压件，加上其外形结构复杂、镶嵌件多、成型难度高、配合精度高、耐海水腐蚀等要求；同时承受着艇的各种运行工况作用，因而要求重量轻、比强度高。采用传统的手糊成型工艺不仅产品质量差、技术含量低、一致性差，而且存在劳动强度高、生产效率低、制造成本高等缺陷。艇身采用smc片状模塑料压制成型，将填补国内采用此种方法成型全smc复合材料艇身的空白。采用钢板拼焊整体模具设计制造，通过油循环加热实现smc艇身的热模压，实现smc艇身的大批量无余量生产。smc模压核心的主要依赖于模具的结构设计、模压的时间、压力温度等工艺参数的合理制定、热变形的校正措施等。
提供了基于专家系统的注塑模（mold wizard）、钣金零件冲压模（die engineer）、级进模（progressive die wizard）等模具设计功能，模具专家设计系统融入了模具设计师的经验和系统开发师的智慧，使用它们可以加速模具设计速度，提高产品的设计质量。模具设计向导技术提供了基于优实践基础上的、逐步引导式进行构造的工作流程，使许多企业的模具设计过程实现了自动化。使得企业在模具设计制造（规划、采购、详细设计、电极设模具制造）的并行展开，因而缩短了交付时间。由于艇身smc热成型压缩模在模具的结构设计上与注塑模有相似的地方，因此在进行艇身热压模具设计时，充分利用注塑模（mold wizard）模具设计的相似性解决模具分模，模具结构设计方面的设计工作。
如图3所示为对该艇身smc模压成型的模具设计、模具数控加工编程以及模具实物。该模具结构为封闭式、油循环加热成型艇身。此种结构较开放式、电加热型模具，其产品重量可以严格控制、无飞边、壁厚一致性好、加热均匀、维修维护方便、模压能耗低等多种优点。模具设计主要的为凸凹模凸凹模之间的接口配合设计对溢料飞边的影响、加热系统的设计、顶出机构与模具的表面光洁度与修配余量的控制。
艇身smc模压成型工艺关键
压缩模塑前的准备的工作包括模具调整、预压。压缩模塑过程中对于大的嵌件应预热；关键是加料量应准确。凸模为接触塑料前应快，接触后要慢。排气应安排在塑料未固化前，速度要快。固化速度和固化程度要适当，使制品性能好，生产效率高。要控制两个参数是固化速度和固化程度。固化速度过快容易导致充模不满；过慢则生产周期长，生产效率低。固化程度不足则导致力学强度、耐蠕变性、耐热性、化学性能下降；固化过度则导致力学强度不高，脆性大，变色，表面有气泡。脱模剂的选用在每件制品模压前也起着重要的作用，同时在模具清理时可用铜刀或铜刷除残留物，用压缩空气吹净模具。
压缩模塑成型的压力在整个成型过程中，压力的变化与压缩模类型有关。成型压力主要根据塑料种类、塑料形态、制品形状及尺寸、成型温度和压缩模结构等确定。提高压力，利于充模，但太高，易损坏嵌件与模具。成型时模具温度，比热塑性塑料模温更重要。型腔内热固性塑料高温度大于模具温度；热塑性塑料低于模温。模压时间与成型温度有关，成型温度越高，时间越短。还与塑料种类、制品形状及厚度、压缩模结构、预压和预热、成型压力等有关。模压时间太长，会产生过熟，导致制品强度下降，过短，则欠熟。
艇身smc模压过程中的关键要素分别为填料、加压、温度、保温时间、起模、模具润滑等。其中smc原材料对模压的有着重要的影响，如s35/1039/1046三种不同的材料，其模压的过程控制不同。如s35的材料，其综合机械性能高，纤维含量高且纤维丝较长，树脂含量低，其热模压时成型流动比较困难，因此在铺料时要求铺料要尽可能的均匀分布。1039则综合机械性能较低，树脂含量高，成型流动性好，但是脆性大。而1046这种类型的材料，综合机械性能适中，树脂含量和纤维含量适中，该材料的综合机械性能与成型工艺性能介入s35与1039之间，是比较适合大型薄壁壳体的成型的。从上述分析来看，在选择模压工艺前，先要对纤维、树脂的含量对成型工艺性、机械性能等方面分析，从而能够比较好的确定其模压工艺参数与过程控制。
艇身smc模压常见的缺陷主要包括重量超标或者过小、表面出现裂纹、表面光洁度不够、表面颜色不均匀且有些部位出现黄色、脱模不顺畅有时出现粘模的现象。针对上述情况在试模时的填料在理论计算的基础上通过工艺试验验证的方法进行合理的控制，同时配制样板在smc板料的基础上对填料进行控制下料称重。模具表面温度通过温度测量计对多处关键点的温度进行测量，根据温度分布均匀的需要，对模具加温和流道等进行合理的设计制造来保证，在设计初期可通过有限元模拟的方法对流道进行传热分析模拟优化设计，有效的保证了模压时模具温度的均匀一致性。针对模压后，由于产品取出后为高温达120o左右状态，因此对脱模后的产品为保证产品的外形和减小冷却过程中的变形，通过校形铺放工装有效的保证了产品的外观尺寸精度一致性要求。如下图所示为艇身模压出的实物图，经过装配粘接与水上试验，通过smc成型的方式，不仅有效的减轻了整艇的重量，同时有效的保证了产品的密封性、行驶的稳定性和使用强度与疲劳要求,如图4所示为压制成型合格后的实物。
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