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1、48工程塑料应用2008年,第36卷,第12期玻璃钢螺栓的研制田会方周大威黄超(武汉理工大学机电工程学院,武汉430070)(武汉第二船舶设计研究所,武汉430064)摘要以压制成型M10粗牙普通螺栓为例,讨论了玻璃钢螺纹的成型方法;重点介绍了适合玻璃钢螺栓模压成型的工艺、模压料的选用和使用场合;并根据螺栓的不同分型方式,设计玻璃钢螺纹的模压成型模具,确立了成型工艺条件。关键词玻璃钢螺纹模压成型模具设计螺纹在机械结构中起连接、密封和传递运动等短纤维料模压法、预浸料定向铺设模压法、织物(毡重要的作用,螺纹制品在制造和维修中可重复装配料)模压法、碎布料模压法、真空注射模压法、压铸和拆卸。
2、普通钢制螺纹制品已经有成熟的成型工成型法、注射成型法、层压模压法、缠绕模压法、冷模艺,价格便宜而且已经规范化广泛应用,但在某些特压法和树脂压力注入模压法等。定环境中,钢制的螺纹制品容易腐蚀生锈而难以拆卸。玻璃钢复合材料质量轻,比强度高,耐酸、耐碱且具有绝缘性,所以这种材质的螺纹制品在某些环境中有着普通钢制螺纹制品无法比拟的优点,常用图1模压成型流程于高腐蚀性化学溶液的密封和航空航天等需要轻质笔者现从模具设计、材料选择等角度介绍玻璃材料的地方。钢螺栓的研制。玻璃钢螺纹的成型方法大致可分为3种。第一1典型玻璃钢螺纹模压模具的设计种是传统的螺纹加工方法,即将玻璃钢成型为毛坯,1.1选题然后
3、再车加工成螺纹。这种加工方式操作简单且设实验拟制作M10@40普通粗牙六角螺栓,其性备容易得到,但在车削螺纹时玻璃钢复合材料中的能等级为4.8,尺寸见图2。玻璃纤维易被切断,大大削减了螺纹制品的强度。第二种方法是拉挤成型,首先将浸渍过树脂胶液的连续玻璃纤维束或布带通过成型模具模塑成型,然后在模具或加热炉中进行固化,最后在牵引机构拉力作用下连续拉拔出无限长度的玻璃钢螺纹制品。图2螺栓尺寸图这种工艺的优点是,生产过程完全实现机械自动化,1.2模具分型面的选择生产效率高;生产过程不间断,制品长度不限;产品实验初步设计了两种分型方式,如图3所示。无需后加工,生产过程中边角废料少,节省原料和能
4、图3a中,成型压力沿着螺栓的轴心向下,分别沿着源;产品质量稳定,重复性好,操作方便,节省人力,轴向和两侧分型;图3b的成型压力垂直于轴心,分劳动条件好。拉挤成型的玻璃钢螺纹制品的截面一型面为螺栓的最大截面。般是一致的,所以不宜成型螺栓等有台阶的螺纹制品。第三种成型方法是模压成型。该工艺是将一定量的预混料或预浸料加入金属模具内,经加热、加压[1-2]固化成型,具体流程见图1。其主要优点是生产效率高,便于实现专业化和自动化生产;产品尺寸精度高,重复性好;表面光洁,无需修饰;能一次成型(a)(b)结构复杂的制品;制品价格相对低廉。模压成型按a)轴向分型;b)径向分型图3模具分型面其增强材料
5、物态和模压料品种可分为预混料或散状模塑料模压法、片状模塑料(SMC)模压法、高强度收稿日期:2008-09-10田会方,等:玻璃钢螺栓的研制49[3]1.3模具设计与开模动作P0FnN0=(1)考虑到螺栓在使用时主要受到的是轴向拉伸载1000荷,而轴向分型的成型压力主要来自轴向,这样压制式中:N0)))压模所需的成型压力,kN;成型的螺栓更加致密,其强度更高,尺寸更精确,所P0)))根据制件形状、型腔结构、压制工艺及以采用轴向分型的模式,并设计了模具,如图4所模压料种类所选的单位压力,MPa;示。F)))每个型腔的承压面积,对于溢式和半溢2式压模等于加料室水平投影面积,mm;n)))
6、型腔的数量,对于共用加料室的多型腔压模n=1。所以液压机的公称压力要大于或等于压模所需的压力,才能使压模正常闭合。由于螺栓成型模具较深,笔者选用单位成型压力为20MPa,加料室水2平投影面积为490.874mm,据式(1)求得,压模A所需的成型压力:PAFAn20@490.874@2NA===19.635N10001000根据上述计算结果,选择四柱立式20t水压机作为模具的压力设备。该液压机的公称压力为200kN,开合行程范围是500~100mm,这些性能均满足模具闭模和开模要求。2玻璃钢螺栓模压料选用螺栓多用于机械机构连接当中,所以要求螺栓要有较高的拉伸强度和一定的剪切强度及弯曲强
7、度。模压料的性能直接关系到模压制品的力学性能1)动模板;2)凸模压板;3)导套;4)导柱;5)凹模固定板;和尺寸精度。目前使用比较普遍的有两种模压成型6)凹模;7)螺母;8)杆;9、15)弹簧;10)垫块;11)定模板;材料,即高强度短纤维玻璃钢和SMC。12)推板;13)推杆固定板;14)推杆;16、19、20)螺钉;2.1高强度短纤维模压成型17)凹模挡块;18)侧压板;21)压料室板;22)凸模图4轴向分型模具高强度短纤维料模压法是将短切纤维与酚醛树
