模压成型制作玻璃钢球阀Word文档下载推荐.docx

1、预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。1.1.1原材料1.1.1.1合成树脂 复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：对增强材料有良好的浸润性能，以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；有适当的粘度和良好的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；在压制条件下具有适宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为

2、使模压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。1.1.1.2增强材料 模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物（布）和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。1.1.1.3辅助材料 一般包括固化剂（引发剂）、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂（颜料）和填料等辅助材料。1.1.2.模压料的制备以玻璃纤维（或

3、玻璃布）浸渍树脂制成的模压料为例，其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。（1）预混法 先将玻璃纤维切割成3050mm的短切纤维，经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维，再经烘干（晾干）至适当粘度即可。其特点是纤维松散无定向，生产量大，用此法生产的模压料比容大，流动性好，但在制备过程中纤维强度损失较大。（2）预浸法 纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维（或布）经过浸胶、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状，比较紧密，制备模压料的过程中纤维强度损失较小，但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。1.1.3. 模压成型工艺的流程1.1.3.1模压料预热模压料预热目的主要有三个，一是提高物料流

4、动性，可预压成型，便于装模；二是用一去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能；三是可以降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命。1.1.3.2模具预热模具预热目的模具温度与物料预热温度基本相同，因此两者之间不会产生温度差；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；缩短固化周期，提高生产效率。以下是预热对线型酚醛模压料制品性能的影响的一个表格： 1.1.3.3模压料的计量物料量直接影响制品的尺寸精度，量过多，模具无法闭合，制品增厚；量过少，可能无法压制出所要求的形状或制品不致密。目前对模压料的计量普遍的做法是预先对模具尺寸进行粗略的估算，然后通过试压，通过性能试验考核，找

5、出相对合适的装料量。装料量等于模压料制品的密度制品的体积，再加上35的挥发物、毛刺等损耗。制品的体积粗略估算法：、形状、尺寸简化法：将复杂形状的制品凭经验简化成一系列的标准几何形状，同时将尺寸也作相应变更后再进行计算。、密度比较法：当模压料制品有相对应的金属或其它材料零件时。以如下公式计算：其中W分别为模压制品和金属制品的重量，分别为模压制品和金属制品的密度，而是经验系数。 、铸型比较法：先在成型制品的金属模具中，用树脂、石蜡等铸型材料，铸成制品形状并称其质量，再按铸型材料的质量及密度与模压料密度比较，求出模压料制品质量。1.1.3.4排气在模具闭合后，再将模具开启一段时间，以排除模内的空气、

6、水气及挥发物。排气一定要在物料尚未塑化时完成。排气可以缩短固化时间，提高制品的力学性能和电性能。1.1.3.5保压时间树脂在模内固化的过程始终处于高温高压之下，从开始升温、加压到固化至降温、降压所需要的时间或称为保持温度和压力的时间。根据树脂性能制定适当的保压时间，过长过短均不适宜。过长，延长生产周期，使树脂交联过大，导致物料收缩过大，密度增加，树脂与填料间产生内应力，严重时会使制品破裂；过短，导致树脂固化不完全，降低制品性能，同时制品在脱模后会继续收缩而出现翘曲现象。1.1.4. 模压工艺参数模压工艺参数：将模压料压制成合格制品所需要的适宜外部条件（温度、压力、时间），在生产上称为压制制度，

7、包含温度制度和压力制度。1.1.4.1 温度制度温度制度包括装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温及后固化温度等。装模温度：模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度低，反之则高；升温速度：由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压，装模温度压制温度，无升温速度；慢速模压，应选择适宜的升温速度。一般来说，最高模压温度主要依树脂放热曲线确定。1.1.4.2压力制度压力制度包括成型压力、加压时机、放气等。成型压力：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。成型压力决定因素：模压料的种类及质量指标；制品

8、结构形状尺寸；薄壁制品大于厚壁制品；圆柱形制品大于圆锥形制品；制品结构复杂度。成型压力高，有利于制品质量提高。但过大的成型压力，容易损伤纤维降低制品强度。加压时机的作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；1.2 玻璃钢简介 玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求，需要由两种或两种以上的材料复合在一起，组成另一种能满足人们要求的材料，即复合材料。例如，单一种玻璃纤维，虽然强度很高，但纤维间是松散的，只能承受拉力，不能承受弯曲、剪切和压应力，还不易

9、做成固定的几何形状，是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起，可以做成各种具有固定形状的坚硬制品，既能承受拉应力，又可承受弯曲、压缩和剪切应力。这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。由于其强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能，象玻璃那样，历史上形成了这个通俗易懂的名称“玻璃钢”。1.2.1 玻璃钢的理化性质1.2.1.1玻璃钢的优点 （1）轻质高强。相对密度在1.52.0之间，只有碳钢的1/41/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都

10、具有卓越成效。某些环氧玻璃钢的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。 （2）耐腐蚀性能好。玻璃钢是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。（3）电性能好是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。（4）热性能良好玻璃钢热导率低，室温下为1.251.67kJ/（mhK），只有金属的1/1001/1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000以上承受高速气流的冲刷。 （

11、5）可设计性好。可以根据需要，灵活地设计出各种结构产品，来满足使用要求，可以使产品有很好的整体性；也可以充分选择材料来满足产品的性能。 （6）工艺性优良。可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺；也工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。1.2.1.2 玻璃钢的不足 （1） 弹性模量低。玻璃钢的弹性模量比木材大两倍，但比钢小10倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，容易变形。可以做成薄壳结构、夹层结构，也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。（2） 长期耐温性差。一般玻璃钢不能在高温下长期使用，通用聚酯玻璃钢在5

12、0以上强度就明显下降，一般只在100以下使用；通用型环氧玻璃钢在60以上，强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂，使长期工作温度在200300是可能的。（3） 老化现象。老化现象是塑料的共同缺陷，玻璃钢也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。 （4） 层间剪切强度低。层间剪切强度是靠树脂来承担的，所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，最主要的是在产品设计时，尽量避免使层间受剪。1.2.2 玻璃钢的应用 玻璃钢又称复合材料，玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、广告展示、工艺礼品、建材卫浴、游艇泊船、体育

13、用材、环卫工程等等相关十多个行业中广泛应用，并深受赞誉，成为材料行业中新时代商家的需求宠儿。玻璃钢制品也不同于传统材料制品，在性能、用途、寿命属性上大大优于传统制品。其易造型、可定制、色彩随意调配的特点，深受商家和销售者的青睐，占有越来越大的市场比分，前景广阔。具体有如下这些行业：黑色冶金业、有色冶金业、电力行业、煤炭业、石油化工、化学工业、机电工业、纺织工业、汽车及摩托车制造业、铁路业、船舶工业、建筑业、轻工业、食品工业、电子工业、邮电业、文化、体育及娱乐业、农业、商业、医药卫生业，及军工及民用应用等各个方面的应用领域。涉及这些产业部门应用的主要玻璃钢产品类别，有：矿山通风设备、炼焦及相关设

14、备、稀土冶炼及铁合金冶炼相关设备、冷轧及电镀设备，输变电设备、风力发电设备、火力发电用水管、冷却水设备、电力管理及维修工器具，煤矿凤筒、隔爆水袋、防爆装置，石油开采相关部件及设备、石油化工设备，化工设备、化工建筑用材、矿山通风设备，电动机部件、零配件、电镀设备、风力发电机及部件，纺织印染设备、设施及部件，汽车制造用材及部件、汽车维修用材、摩托车制造用材及部件，铁路机车车辆用材及相关设施、铁路信号系统用材及相关部件，各种各类江河湖海船艇、大型钢船艇配套零部件及附属设施，建筑设施及用材、卫生间、厨房、门窗、波形瓦、冷却塔、建筑通风空调设施、建筑模板等。1.3本次设计的内容 本次设计的内容是一种水阀

15、门的内置开关芯。在本次设计中，该工件的材料为玻璃钢，具体为以中碱45支的玻璃纤维增强的酚醛树脂。其中选择中碱45支的玻璃纤维的理由如下：耐酸性好；价格合理且具有一定的强度。而选择酚醛树脂的理由则是因为其价格便宜，且适用于大量生产。但其缺点为固化后较脆，所以需要用PVB树脂进行改性。 生产方式为预浸料模压。模压过程中的模具使用5铬镍钼钢材制造。2.工件及其模具的工程图2.1工件三视图该工件是一个需要在水管阀门中转动的转子。所以将其做成球状，是方便其在阀门中的转动。主视图正中央的方块是与门阀开关卡销的接触部。用以连接水管开关与此转子。如前所述，该工件为阀门转子。俯视图中的半径为37.7的圆柱通路即

16、为此转子的功能部分。该转子可由阀门开关控制，在阀门中转动。当旋转至此圆柱通路与水管平行时，则阀门处于水流量最大的打开状态。当旋转至此圆柱通路与水管垂直时，则阀门处于关闭状态。2.1.1工件主视图2.1.2工件俯视图2.1.3工件左视图2.2 模具三视图该工件的模具由4部分组成：上模具，下模具，外模具和芯模。其中上模具与下模具闭合直接构成该工件的形状，芯模用以在工件中制造出圆柱通路。而外模具的作用则是固定上模具，下模具和芯模。在生产过程中，现将下模具套入外模具，且芯模插入外模具上所预留的孔洞中，形成一个半开放式的杯状；再往此杯中放入足量的预浸料；在将上模具套入外模具中并施压即可。2.2.1上模具

17、三视图上模具主视图上模具左视图上模具仰视图 2.2.2下模具三视图下模具主视图下模具左视图下模具俯视图2.2.3外模具三视图外模具主视图外模具俯视图外模具左视图2.2.4芯模三视图此芯模为了在脱模时能够更加方便的操作，所以在圆柱的两端实际上是有一个半径差的，即一端的半径比另一端小一些，且是在整个圆柱体上呈逐渐递减的趋势。但是由于尺寸过小，所以在主视图上很难体现出来，故没有在主视图上画出此一状态。芯模主视图芯模左视图芯模俯视图3.具体生产过程，成本控制及收益3.1 具体生产过程 前期准备：租用厂房，招聘工人，购买设备，定制模具，购进原料。厂房大小，工人以及大型设备数量可视资金情况而定。具体设备为

18、100吨的四柱万能压机，要求如下：公称压力100吨，回程压力27吨，顶出压力25吨，行程距离600毫米，工作台面积630630，立柱中心距左右800，前后460，电机功率10KW，主机有机身，主缸，顶出缸组成。动力机构由油箱，油泵，操纵阀，压力控制阀，压力表，电动机组成。另配有上下电热板，加热电热棒功率上模板3KW，下模板5.4KW。模具数量同样视资金而定，与厂房，工人数量以及设备数量配套。在本次设计中：厂房面积设定为3000平方米。其中2000平方米用以生产，另外1000平方米用以存放原料以及成品。大型压机20台。初始定制模具25套（20套应用于生产，5套备用）。工人生产采用两班倒制度，参与

19、生产的工人数量30人，每一班15人。其中每3人为一组，负责4台压机的生产工作。原料采用固定供应商制度，生产多少，购进多少。原料种类为中碱45支的玻璃纤维增强的酚醛树脂。生产过程中：每天厂房开工16小时。每一个成功生产出来的球阀约重230克，除去生产过程中产生的飞边，则工人在生产时需要往模具中放入至少240g的原料，且此为下偏差，即只能多不能少。平均后认为每生产一个球阀消耗250g的原料。每一台压机工作时的总功率为18.4KW，加上厂房中其他设备的耗电量，平摊下来，认为每一台压机的工作消耗为20KW。生产工人的3人小组的工作方式为：其中2个人分别操作两台压机和两套模具进行生产。第3个人负责为其他

20、2人搬运原料以及成品，同时负责成品的检验工作。每一台压机平均每10分钟生产出一件产品。一天总计能生产1920个产品。生产过程后：成品检验。初步认为生产过程中会产生1%的残次品，该部分产品纳入纯成本考虑，即不产生利益。3.2 成本以及收益 厂房租金为0.5元每天每平方米，即本次设计中的厂房每天的租金为1500元。厂房每天总耗电量为6400度,即每天的消耗的电费约为4400元。设定对每一个工人所支付的所用费用为100元。则每一天向所有工人所支付的费用为3000元。原料价格大约为10元每千克，按每天生产1920个，则每天消耗480kg，即每天原料的费用大概为4800元。则每一天厂房中产生的总成本为1

21、3700元。而每一天生产的产品中除去1%的残次品之后只有1900个可以产生利益。设定每一个的价格为10元，则总共能产生19000元的利益。即每一天收益为5300元。一年按照240个工作日计算，则一年可以收益1272000元。而工厂的初期一次性投入（20台压机以及模具）约为100万元。即按此生产可以在一年之内收回成本。3.3 短期的发展 在一年的成本收回期过了之后，可以采取降低价格的方式增强产品的竞争力。产品初定的价格为10元。但是即使降为8元，也依然可以维持每个天1500元的收益，收益率为11%。价格的制定需要经过成本以及市场双方面的考虑，但是在头一年内，为了尽快收回初期一次性投入，故将初始价格定位10元。 同时，还可以使用再加一班，使用三班倒的生产方式，来进一步的降低产品的成本。