模壓制品優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與模具
2013/7/10 11:01:11
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過去的十幾年是SMC模壓制品在中國(guó)高速發(fā)展的時(shí)期,從幾千噸的需求量到現(xiàn)在幾十萬(wàn)噸的需求量,產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域也是從傳統(tǒng)的汽車、建材和電氣向市政、機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、公路設(shè)施、礦用設(shè)施、水利設(shè)施等方面發(fā)展。發(fā)展速度如此快,讓我們行業(yè)內(nèi)人士倍感欣慰,究其原因:
一是中國(guó)市場(chǎng)太大,大到很多產(chǎn)品在國(guó)外只能使用前期設(shè)備投入小的工藝,但在國(guó)內(nèi)完全因?yàn)橛辛靠墒褂们捌谠O(shè)備投入大的模壓工藝;
二是中國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)發(fā)展迅速,特別是液壓機(jī)和模具,不光是技術(shù)發(fā)展快而且價(jià)格便宜,這使得在做前期盈虧分析時(shí)降低盈虧平衡點(diǎn)的量;
三是國(guó)內(nèi)配套原料逐步完善,從樹脂、玻纖、固化劑、脫模劑、增稠劑都有專業(yè)級(jí)的產(chǎn)品可供選擇,質(zhì)量有保證,性能也是有多種選擇。
四是改革開放帶來(lái)新技術(shù)的同時(shí),也培養(yǎng)了一大批SMC專業(yè)技術(shù)人員,開拓了中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)內(nèi)人才的思路,再加中國(guó)人的聰明才智和勇于創(chuàng)新精神,使這幾年國(guó)內(nèi)SMC模壓行業(yè)高速發(fā)展。
在看到繁榮景象的同時(shí)我們要看的行業(yè)發(fā)展的隱患,這也是客觀規(guī)律所在,長(zhǎng)期高速發(fā)展肯定不是好事,必然遺留一些問題需要解決。
一,很多企業(yè)只注重量的擴(kuò)張,而不注重質(zhì)的培養(yǎng)。企業(yè)發(fā)展是要健康發(fā)展的,沒有合理利潤(rùn)和好的資金管理,只會(huì)害人害己,行業(yè)內(nèi)已有血淋案例。
二,行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不是合理的,而是拼價(jià)格拼手段,造成低質(zhì)低價(jià),我們的產(chǎn)品是因?yàn)橛行﹥?yōu)勢(shì)才讓客戶選擇替代金屬件、塑料件和其它玻璃鋼件,但如果產(chǎn)品性能不好,客戶可以不選擇SMC工藝。
三,對(duì)SMC整體認(rèn)識(shí)不足,大家雖然都知道做模具、做SMC片材、做模壓制品,但一些基本原理了解甚少,造成產(chǎn)品最終在客戶那暴露出很多問題,影響了SMC行業(yè)的整體形象。
作為SMC片材制造商,一方面我們要加強(qiáng)內(nèi)部管理,提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性;另一方面我們是加強(qiáng)研發(fā),為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。但做好自身工作還不行,再好的SMC材料,如果模具很差、產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在重大缺陷,我們也是無(wú)能為力。這些年我個(gè)人做了很多這樣工作,所以更加體會(huì)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和模具的重要性,國(guó)內(nèi)外關(guān)于SMC模壓的文獻(xiàn)資料出了很多,如果大家都仔細(xì)閱讀細(xì)細(xì)體會(huì),確實(shí)能提高不少,今天有機(jī)會(huì)結(jié)合些實(shí)際情況與大家共同探討一下。時(shí)間有限,我就選些重要的問題來(lái)討論。
一,模具分型結(jié)構(gòu)和飛邊設(shè)計(jì)
建議SMC模具采用半溢式垂直分型結(jié)構(gòu),具體結(jié)構(gòu)如下:
這樣的結(jié)構(gòu)可使成型壓力有效做用于產(chǎn)品表面,保證SMC材料在模具型腔內(nèi)正常流動(dòng)和聚合反應(yīng),同時(shí)將空氣盡可能的排擠出去,從而獲得好的產(chǎn)品質(zhì)量。
二,模具定位及導(dǎo)向裝置
SMC模具不同于注塑模,注塑模合模時(shí)模溫不高,且在完全合模后才完成產(chǎn)品的成型,這樣就可以通過導(dǎo)柱精度的提高實(shí)現(xiàn)精確合模,但SMC模具正常工作溫度在150℃左右(局部可能更高),導(dǎo)柱精度高就會(huì)造成卡模(加溫時(shí)軸是膨脹的,孔是縮小的),大模具尤其如此,這樣必須通過其它結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)SMC模具的高精度合模成型。帶有一定斜度且表面硬化的鋼質(zhì)鎖模塊是好的選擇(國(guó)外大多選用耐磨性好的黃銅加石墨,但國(guó)內(nèi)壓機(jī)精度低,模具合模時(shí)橫向受力大,容易損壞)
好的定位及導(dǎo)向裝置是精確合模的保證,特別是對(duì)飛邊結(jié)構(gòu)的保證,如果不能精確合模,可能會(huì)導(dǎo)致上下模在飛邊處磨損、拉傷,進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。
1,有良好定位、導(dǎo)向和飛邊的模具:
2,無(wú)良好定位、導(dǎo)向和飛邊結(jié)構(gòu)的模具所導(dǎo)致的產(chǎn)品缺陷:
三,加強(qiáng)筋和翻邊
通常加強(qiáng)筋和翻邊都是為了提高產(chǎn)品剛性,但設(shè)計(jì)不好反而會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量
1,加強(qiáng)筋
關(guān)于加強(qiáng)筋很多資料都會(huì)有介紹,此處不再多說(shuō)。
2,翻邊(高度小于30mm)
翻邊的作用也類似于加強(qiáng)筋,當(dāng)大家都在關(guān)注加強(qiáng)筋的作用時(shí)往往忽略了翻邊的作用。
這個(gè)產(chǎn)品是客車空調(diào)罩上蓋,考慮可能會(huì)和內(nèi)部空調(diào)器產(chǎn)生干涉,產(chǎn)品未做加強(qiáng)筋設(shè)計(jì),僅靠4mm厚的翻邊來(lái)保證產(chǎn)品剛性,在實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中翻邊處斷裂特別嚴(yán)重,達(dá)到60%以上,后通過增加翻邊厚度、增加材料韌性好轉(zhuǎn)了很多,但成本上升了。此類產(chǎn)品就是在設(shè)計(jì)之初未考慮到SMC模壓制品的特性:①SMC制品與金屬?zèng)_壓件和注塑件相比韌性差,可產(chǎn)生的塑性變形小。②產(chǎn)品邊緣處也是玻纖含量相對(duì)較低而且容易產(chǎn)生玻纖定向的部位。建議可做如下改進(jìn):
如結(jié)構(gòu)允許建議可采用雙片板粘接的復(fù)合結(jié)構(gòu),這樣可避免更好的增加產(chǎn)品剛性,這時(shí)外板的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)可相對(duì)簡(jiǎn)單,內(nèi)板的可用SMC模壓、金屬?zèng)_壓或其它材料制成,內(nèi)板整體或局部通過結(jié)構(gòu)膠粘接到外板上。
四,產(chǎn)品開口
在SMC模壓過程中,因模具結(jié)構(gòu)、加料方式、位置和材料流動(dòng)的復(fù)雜性,會(huì)對(duì)開口處的機(jī)械性能和表面質(zhì)量造成影響,理想的方法是二次加工,二次加工可選擇鉆、沖、銑或水切割。
當(dāng)然如果情況允許,也可通過模具來(lái)實(shí)現(xiàn),以此來(lái)減少后續(xù)加工。合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,一般采用所謂的擠壓區(qū)結(jié)構(gòu):
1,擠壓區(qū)設(shè)計(jì)(一)適合于尺寸較小的開口區(qū),模具簡(jiǎn)單,SMC飛邊浪費(fèi)少
2,擠壓區(qū)設(shè)計(jì)(二)適合于尺寸較大的開口區(qū),模具比前一種復(fù)雜些,SMC飛邊浪費(fèi)多
兩種設(shè)計(jì)并無(wú)太嚴(yán)格的尺寸界限,完全看產(chǎn)品要求、模具質(zhì)量、壓機(jī)壓力和材料流動(dòng)性。
當(dāng)然開口尺寸太大或開口過多時(shí)仍采用擠壓區(qū)設(shè)計(jì)(一),可能會(huì)因SMC材料在擠壓區(qū)劇烈流動(dòng)而影響表面質(zhì)量。
如果產(chǎn)品開口區(qū)更大,例如車門和后舉升門上的玻璃窗口,開考慮在開口區(qū)周邊設(shè)計(jì)垂直剪切邊,同時(shí)為了避免熔接痕的產(chǎn)生,須圍繞開口取鋪料,且鋪料接頭處必須重疊30~50mm。
還有一種擠壓區(qū)設(shè)計(jì)也可在壓機(jī)壓力不足的情況下考慮
這個(gè)設(shè)計(jì)我曾經(jīng)用在新明公司重汽斯太爾王的散熱器面罩上,避免了壓力不足的擠壓區(qū)壓不到位的問題。
現(xiàn)實(shí)的情況是一大半模具的在開口區(qū)都是采用垂直飛邊結(jié)構(gòu),而且剪切邊處間隙也沒有嚴(yán)格控制,模具導(dǎo)向定位也是精度不夠,再加上壓機(jī)精度不足,反而造成鋪料繁瑣、飛邊浪費(fèi)大、表面質(zhì)量差、熔接痕、產(chǎn)品起模拉傷等現(xiàn)象。
五,產(chǎn)品頂出和嵌件
大多數(shù)SMC產(chǎn)品都采用頂出桿、頂出板和氣動(dòng)頂出等方法使產(chǎn)品在均勻的頂出力和平行度狀態(tài)下頂出,這些頂出方法可單獨(dú)使用,也可復(fù)合使用。頂出的位置盡量設(shè)計(jì)在產(chǎn)品剛性較強(qiáng)的部位,如加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋交叉凸臺(tái)處、嵌件處。如凸臺(tái)是型芯式的(即中間是空心的),最好采用推管頂出的方式。頂出桿的另外一個(gè)重要作用是有助于SMC材料流動(dòng)時(shí)空氣從模具中排出。
如產(chǎn)品上有嵌件,可在嵌件處設(shè)計(jì)頂出桿,但要使用活塊。產(chǎn)品頂出后再將活塊從產(chǎn)品上取下。
國(guó)內(nèi)很多廠家是簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì),將頂桿頭部做成凸臺(tái),或是嵌件直接放在上面,或是成型產(chǎn)品上型芯式凸臺(tái)。
但是這樣的做法帶來(lái)的后果可不理想,產(chǎn)品頂出后頂桿頭部卡在產(chǎn)品上,需用力才能取出,情況嚴(yán)重的需用工具撬,這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品局部受傷或斷裂,影響后續(xù)使用。
另外SMC制品偏脆,且自潤(rùn)滑性差,最好不要使用自攻螺絲,如必需使用自攻螺絲,盡量不要拆卸。
一, 建議開模具之初與產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員、生產(chǎn)人員和模具設(shè)計(jì)人員充分商談,制定出合理產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)方案。
這一點(diǎn)以前的北汽玻和協(xié)諾(現(xiàn)獨(dú)資改為全耐)做的很好,主機(jī)廠給產(chǎn)品的A面數(shù)模,B面的結(jié)構(gòu)和數(shù)模是由模壓廠家制作。這樣的SMC制品在生產(chǎn)、使用過程中會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。
二,模具要選質(zhì)量好的廠家,切記不要貪圖便宜。好的結(jié)構(gòu)、好的材料、好的加工手段 、好的表面處理模具一定是你產(chǎn)品成功的保證。好的模壓制品可直接噴漆或免噴漆,但現(xiàn)實(shí)是模壓的產(chǎn)品需要大量后續(xù)處理, 這也影響了客戶對(duì)SMC模壓制品的選擇,畢竟注塑件和沖壓件后期處理簡(jiǎn)單。
SMC模壓產(chǎn)業(yè)鏈上要形成專業(yè)化協(xié)作,切記別樹脂廠家的去做SMC材料,SMC材料廠家的去做制品,制品廠家的又去做SMC材料,因?yàn)槭墙P(guān)系,這樣到頭來(lái)都很難做精,我是深有體會(huì),產(chǎn)品出了問題雙方互相扯皮,最后只能最高決策決定---把不好的樹脂、不好的SMC材料自己消化掉。而且因?yàn)榭赡艿母?jìng)爭(zhēng)關(guān)系,會(huì)影響到你和客戶的緊密合作。
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