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玻璃鋼模具制作技術(shù)詳解
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1、主模制作：制作主模的材料有很多，一般要求作主模的材料易成形，易休整，且有穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。如木材，石膏，蠟等。我們通常用的都是木材。根據(jù)產(chǎn)品圖紙或模具圖紙，由木工做出木制主模。
2、主模修整：主模必須經(jīng)過修理后方能進(jìn)行生產(chǎn)模的翻制。修整包括打膩?zhàn)樱危叽绲妮^正，加固。這一過程主要是對(duì)木模表面及整體做基本的處理，以保證木模在尺寸及形式上與圖紙相吻合。
3、主模表面處理：這一工序中有噴膠衣，膠衣固化，打磨，拋光，打脫模蠟等。在前面工序中處理好的主模上噴上膠衣，然后等膠衣固化，膠衣固化后就用砂紙打磨膠衣面。一般從幾十號(hào)的粗砂紙一直打到一千號(hào)左右的細(xì)砂紙。打完砂紙后，開始拋光模具，最后打上脫模產(chǎn)品。直到此時(shí)，主模生產(chǎn)就結(jié)束了。接下就可以用主模來制作生產(chǎn)模。
這一過程中要用到許多材料及工器具。木材及相應(yīng)的木工器具是必須的。此外還有：膩?zhàn)樱ㄒ卜Q原子灰），砂紙，從幾十號(hào)的粗砂紙到一千多號(hào)的細(xì)砂紙，膠衣，模具清潔劑，封孔劑，拋光膏，脫模蠟等。此外還要用到一些小的工器具，如打磨器，拋光輪，膠衣噴槍，氣泵（或別的氣源）
4、生產(chǎn)模的翻制：主模打好脫模蠟后，就可以翻制生產(chǎn)模了，生產(chǎn)模翻制工序如下：
1）噴模具膠衣：由于開始制作生產(chǎn)模，所以必須使用性能較好的模具膠衣，以保證模具的最終效果。并要求噴射達(dá)到一定的厚度（0.7-0.8mm）。
2）模具鋪層：模具膠衣初步凝固后，就可以開始鋪層了。鋪層工序不能過快，一般一天鋪2‐3 層玻纖布或玻纖氈。鋪層要用一定量的模具樹脂。這種樹脂的性能要優(yōu)于普通樹脂。鋪層過程中工人要配膠，即樹脂中要加個(gè)促進(jìn)劑與固化劑，然后用涂膠工具涂膠，鋪一層玻纖織物涂一層膠，同時(shí)要用鐵輥趕平織物，排走氣泡，使膠均勻。達(dá)到指定厚度后，鋪層結(jié)束。一般情況下模具的厚度要達(dá)到產(chǎn)品厚度的3‐5 倍。所以鋪層的時(shí)間一般也較長，可持續(xù)6‐7天。
3）模具固化加固：模具可自然固化，也可加溫固化，但一般最好有一段自然固化期。自然固化期過后，要給模具加固，使模具在生產(chǎn)過程中不致于損壞。
4）生產(chǎn)模的表面處理：生產(chǎn)模固化到要求的時(shí)間后，就可以從主模起下來了，起模方式可以是工人手工起模，也可以用高壓氣來起模。起模后的生產(chǎn)模同樣需再做表面處理，包括打砂紙，拋光，劃工藝線，打脫模產(chǎn)品。打好脫模產(chǎn)品后就可用于生產(chǎn)產(chǎn)品了。
這一階段用到的材料有：模具膠衣，模具樹脂，普通樹脂；固化劑，促進(jìn)劑；玻纖表面氈，玻纖氈，玻纖布；細(xì)砂紙，模具清潔劑，封孔劑，拋光膏，脫模產(chǎn)品（脫模蠟，半永久性脫模劑等）。所用工具除模具處理工具外，再加上鋪層用工具：如膠輥，膠刷，鐵輥等。模具的制作是一個(gè)精細(xì)而漫長的過程，一般一個(gè)模具的生產(chǎn)周期前后接近一個(gè)月的時(shí)間。
一、制造模具的條件
制造頂級(jí)質(zhì)量的模具，應(yīng)從工場硬件、管理水平、人員培訓(xùn)三方面人手并達(dá)到優(yōu)秀的水準(zhǔn)。必須在模具材料選擇、工藝規(guī)程合理安排、質(zhì)量的檢測(cè)等方面進(jìn)行扎實(shí)有效的工作。
1、環(huán)境條件
溫度：理想的溫度范圍為21‐28°C。在制造原模和模具的過程中應(yīng)始終保持這樣的環(huán)境溫度。模具制造所使用的基體材料應(yīng)有最佳的化學(xué)反應(yīng)過程，環(huán)境因素不適合，會(huì)延長或加快這一過程，對(duì)模具的性能產(chǎn)生不利影響。
濕度：濕度對(duì)膠衣和樹脂固化有重要的影響，若在制造模具時(shí)相對(duì)濕度大于或等于70％時(shí)，對(duì)基體材料的固化產(chǎn)生不利影響，應(yīng)慎重，并應(yīng)等待至合適的生產(chǎn)條件或采取除濕措施。
2、完善的車間管理
模具制造的車間，應(yīng)具備化工產(chǎn)品存儲(chǔ)條件、控制溫度、濕度的設(shè)備和清潔的工作場地。管理方面需要有按工藝流程定置區(qū)域劃分，工藝規(guī)程卡、作業(yè)指導(dǎo)書、質(zhì)量跟蹤卡等控制文件完備、記錄詳細(xì)。
3、壓縮空氣
純凈、干燥的氣源供應(yīng)是制造高品質(zhì)模具的另一要素。氣管中少量的水或油都會(huì)給模具膠衣帶來重要影響。需匹配一臺(tái)安置于良好環(huán)境中的空壓機(jī)，并為其配備有效的空氣干燥器和油水分離器，還要有穩(wěn)壓與調(diào)壓系統(tǒng)。
4、原料
盡可能選用最優(yōu)質(zhì)的原材料，是制造高質(zhì)量玻璃鋼模具的又一重要條件。用于制造模具的原材料成本對(duì)于總成本來講只占很小的比例，千萬不要試圖節(jié)約。
5、安排合理的工藝流程
無論是采用傳統(tǒng)的鋪層方法，還是選用低收縮系統(tǒng)，所要求的時(shí)間均由這些材料的固化特性來決定。企圖走捷徑或加快工藝過程，都將對(duì)模具的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。
6、訓(xùn)練有素的技術(shù)工人
所謂訓(xùn)練有素就是具備常識(shí)性基本知識(shí)和專業(yè)技能，有良好的行為習(xí)慣、能夠自覺規(guī)范個(gè)人行為。
二、材料的選擇
1、原模材料
原模是制造優(yōu)質(zhì)玻璃鋼模具的最重要前提。原模的基體材料的選擇主要依據(jù)模具類型和尺寸，以及制作不同類型模具時(shí)所獲得的經(jīng)驗(yàn)來決定。基于鋪層熱力學(xué)原理，原模表面材料的不同密度、接縫、螺釘孔等缺陷的消除，必須有一層熱傳遞速度一致、具有一定的剛性的材料做表面處理材料的基材。在這種基材上，使用易打磨材料來修正原模表面的輪廓尺寸的精確性、光順性，使用具有高光亮表面的氣干型膠衣來得到高光亮度的原模表面。原模表面的輪廓尺寸的精確性、光順性、光亮度直接決定玻璃鋼模具的質(zhì)量。
確保原模表面的輪廓尺寸的精確性、光順性需要具有下列特點(diǎn)的材料：
1）氣干的噴射型、可快速累計(jì)一定厚度
2）低隙孔、易打磨修形
3）耐溫性好
確保原模表面的高光亮度需要具有下列特點(diǎn)的材料：
1）氣干的噴射型
2）低隙孔、易水磨
3）耐溫性好
4）表面光潔、細(xì)膩
2、原模表面脫模材料的要求
1）確保脫模
2）不影響原模表面光亮度
3）脫模材料不轉(zhuǎn)移到模具上
3、模具的材料
衡量模具的制作水平最重要是模具膠衣表面的光亮度、光順度、光澤、表面的孔隙率等。這是靠工藝水平來決定。而模具表面質(zhì)量保持時(shí)間的長短，也就是通常說的模具壽命，則是靠模具材料性能來決定。
A、模具膠衣
模具膠衣目前主要有乙烯基模具膠衣和間苯型不飽和聚酯模具膠衣。
模具膠衣的樹脂結(jié)構(gòu)賦予最終的模具表面機(jī)械強(qiáng)度、光亮度、耐侯耐化學(xué)性及柔韌性。模具膠衣的操作過程是模具制造中至關(guān)重要的一步，模具膠衣就是整個(gè)模具，所有的后鋪層及結(jié)構(gòu)骨架都是為模具表面膠衣層服務(wù)的。模具膠衣比一般產(chǎn)品膠衣需要更高的使用和固化條件。高質(zhì)量的模具表面要求十分精密的模具膠衣操作及混合過程。
因此模具膠衣材料的性能、環(huán)境控制裝備、工藝技術(shù)水平，是決定模具制作的關(guān)鍵。
B、模具膠衣施工工藝裝備
采用噴射設(shè)備涂敷模具膠衣是模具制作工藝中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。可以選用兩種類型的噴射設(shè)備，一種是典型地用于產(chǎn)品膠衣噴射的設(shè)備，另一種為空氣霧化壓力噴壺。兩種類型的設(shè)備均能生產(chǎn)出高質(zhì)量膠衣表面。但在操作時(shí)，您必須考慮到以下幾點(diǎn)：
對(duì)于典型的膠衣噴射設(shè)備，固化劑通過內(nèi)混或外混方式注入原料中。這些噴槍很容易使用而且通常比噴壺的效率高。然而，需要注意的是如果固化劑的比例和分布出現(xiàn)偏差，傳輸系統(tǒng)出問題或扇形混合物分布不好，就有可能造成膠衣缺陷。
許多模具制作者選擇使用一個(gè)空氣霧化噴壺來消除生產(chǎn)工藝出現(xiàn)的偏差。在噴壺槍里，固化劑通過手動(dòng)混合保證了準(zhǔn)確的比例。此外，扇形混合物的分布產(chǎn)生一非常細(xì)的霧化效果，但噴涂的速度比泵送系統(tǒng)慢，其工作時(shí)間受到原料膠凝時(shí)間的限制。
a、混合
在使用前用一氣動(dòng)的攪拌器徹底攪拌每一桶模具膠衣，并確保桶里所有的材料都得到完全的混合。不能采用手動(dòng)混合方式，也不要因?yàn)楹ε驴諝饣烊肽＞吣z衣，而降低混合的完全程度，要確保桶底部和桶邊的膠衣也能被完全的混合。然后在使用前，允許膠衣停留幾分鐘以恢復(fù)到它自身的黏度及消泡。
b、溫度
核實(shí)膠衣的溫度是否在23‐28°C 范圍內(nèi)，如果不在范圍內(nèi)，應(yīng)采取措施。
c、固化劑在不同類型材料中、不同工藝中的性能，進(jìn)行測(cè)試與選擇。
d、凝膠時(shí)間
膠衣質(zhì)檢的下一步是驗(yàn)證凝膠時(shí)間，這將證明模具膠衣是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。核實(shí)凝膠時(shí)間是過程簡單并且不要求什麼設(shè)備。
1）檢測(cè)樣品應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度25°C；
2）加入指定數(shù)量的固化劑量并混合均勻；
3）記錄下從固化劑加入到凝膠的時(shí)間。
膠衣供貨商會(huì)推薦設(shè)備并提供詳細(xì)說明指導(dǎo)用戶在自已的工廠進(jìn)行膠衣質(zhì)檢。在工廠內(nèi)進(jìn)行模具材料的質(zhì)檢是很重要的，可視為制模工藝中的一部分。在原模上涂沫完脫模劑后，就該開始噴膠衣了。膠衣分別噴兩層，模具膠衣的厚度是需要極嚴(yán)格控制的，這就要求在每噴過一遍膠衣后，都要在模具表面很多地方精確計(jì)量膠衣層的厚度。
C、正確的膠衣操作方法如下：
1）第一遍噴厚度為約0.15‐0.2mm 厚度的模具膠衣。
2）與第一遍成垂直方向噴第二遍膠衣。
3）再按第一遍的方向噴最后一遍膠衣，現(xiàn)在整層膠衣的厚度就是0.5‐0.6mm。
4）在第一層膠衣凝膠后，可噴另一層膠衣。該遍膠衣不能超過第一膠衣厚度的三分之二。
5）與第一層膠衣的噴射方法一樣（上面的1、2 步驟）噴第二層0.3‐0.4mm 的膠衣。
膠衣的噴射遵循先難后易、先溝槽后平面的原則，盡量避免局部過厚，在噴射角度不理想的情況下，可采用先手刷輔助的方法。
三、模具鋪層
模具膠衣需要二小時(shí)到三個(gè)半小時(shí)，即理想狀態(tài)下的模具膠衣初凝時(shí)間是五十分鐘，固化時(shí)間為一百分鐘。等第二層膠衣凝膠后，就可以鋪制基層了。對(duì)于制作玻璃鋼模具有兩種常見的鋪層方法。一種是傳統(tǒng)的多步驟鋪層方法，另一種是快速低收縮系統(tǒng)鋪層法。
1、傳統(tǒng)的模具鋪層方法
A、原料：
1）模具樹脂
模具樹脂應(yīng)具有較高的熱變形溫度和低收縮性。間苯樹脂、乙烯基樹脂及DCPD樹脂均可作為模具樹脂。
乙烯基型聚酯樹脂高固含量、觸變性、已促進(jìn)使其具有優(yōu)秀的工藝性能，低收縮性能；優(yōu)良的機(jī)械性能，耐熱降解性能，耐化學(xué)腐蝕性能。在高溫下有優(yōu)越的強(qiáng)度保留，熱變形溫度高。在制造高擋模具時(shí)可做為模具材料的首選,確保產(chǎn)品表面質(zhì)量靠的是模具膠衣,保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與一致性,則靠的是模具樹脂的性能。
2）玻纖增強(qiáng)材料
表面氈因其纖維細(xì)膩、浸潤方便、消泡容易，經(jīng)常作為首層增強(qiáng)材料。短切氈是非常理想的模具用增強(qiáng)材料，因?yàn)檫@樣可以最大程度減少纖維紋路的印出。
3）質(zhì)量保證
為了保證模具樹脂達(dá)到質(zhì)量要求，也要象模具膠衣一樣做進(jìn)行質(zhì)檢。包括：材料儲(chǔ)存期、測(cè)試膠凝時(shí)間。
B、操作工藝
首層（噴完膠衣后的第一鋪層）
模具積層是從糊制首層開始的。根據(jù)模具形狀的復(fù)雜程度，糊制首層時(shí)纖維可選用表面氈、300 克或450 克的短切氈。首層的質(zhì)量要求是非常嚴(yán)格的，要避免模具完成后的再修理。為了保證模具的質(zhì)量，應(yīng)非常仔細(xì)的輥壓鋪層，確保所有氣泡趕出，并應(yīng)保證合理的樹脂與纖維比例，操作上應(yīng)采用專用工具滾涂樹脂。當(dāng)首層固化后，要徹底對(duì)鋪層進(jìn)行認(rèn)真全面的檢查，包括所有的拐角和曲面，以及所有可能發(fā)生問題的地方。如果發(fā)現(xiàn)氣泡，必須小心的將氣泡去掉，并將損傷面修補(bǔ)好。
C、增厚鋪層
一種增厚層的鋪制方是全部使用玻纖來制造，這是最傳統(tǒng)的方法，在這里就不具體說明了。
在此，向大家介紹一些新的方法。
在制造模具是可以選用強(qiáng)芯氈作為快速增厚鋪層，它能有效的提高模具的表面質(zhì)量，防止模具增強(qiáng)層中玻纖或夾心材料的紋路印出。可在首層后鋪一層450G 氈，鋪強(qiáng)芯氈，再一層450G氈，三層同時(shí)鋪制。這樣的鋪層可以有效的提高模具的表面質(zhì)量。因?yàn)閺?qiáng)芯氈的結(jié)構(gòu)是有機(jī)纖維和微珠，這樣的鋪層還可適當(dāng)?shù)奶岣吣＞叩膭偠取?/p>
從結(jié)構(gòu)上看，強(qiáng)芯氈是一種空心微珠和有機(jī)纖維復(fù)合的結(jié)構(gòu)，它是一種玻璃鋼工業(yè)中經(jīng)常用到的薄型芯材，使用這種材料，可以適量的增加玻璃鋼的剛度，而且能有效的提高模具或制品的表面質(zhì)量。
另外一種模具鋪層是：考慮在制模時(shí)是否使用三明治夾心結(jié)構(gòu)。夾心結(jié)構(gòu)是指的玻璃鋼鋪層中用輕木、PVC 等材料替玻纖。
1）Balsa 輕木：用量占所有夾心材料的50%以上。是一種使用歷史最長的芯材，已有50 多年了。它的工藝性較其它的芯材最好，抗壓強(qiáng)度、抗壓模量最高，最節(jié)省樹脂用量，與面板粘接性最好，可做主要結(jié)構(gòu)夾心來使用。
2）PVC：線性、交聯(lián)的兩種。
夾芯材料在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上已被廣泛使用。對(duì)于模具，采用夾心結(jié)構(gòu)可以得到剛度高、重量輕的鋪層，同時(shí)還可減少對(duì)外部結(jié)構(gòu)骨架的要求。
如果你制作的產(chǎn)品比較薄，制品樹脂放熱低或者制品周期長，則使用夾心結(jié)構(gòu)模具不會(huì)發(fā)生問題。但是，如果產(chǎn)品很厚，使用高放熱樹脂或者生產(chǎn)周期短時(shí)，最好不要使用夾心結(jié)構(gòu)模具。
D、以巴氏硬度決定鋪層計(jì)劃
制定鋪層計(jì)劃的一個(gè)好方法，就是觀察鋪層巴氏硬度的變化。當(dāng)積層的巴氏硬度達(dá)到完全固化硬度的80%‐90%時(shí)，就可以繼續(xù)鋪制下一個(gè)鋪層了。當(dāng)采用巴氏硬度儀測(cè)量鋪層硬度時(shí)，要注意：需記錄多個(gè)讀數(shù)并算出平均值，并以此值做為硬度值。這種方法消除了由于因化時(shí)間差異而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，用這種方法鋪層通常要比依據(jù)鋪層時(shí)間計(jì)劃表要快。
E、快速制模工藝
這種模具成型方法的關(guān)鍵是使用快速低收縮模具樹脂體系，這種體系使用了一種特殊樹脂和填料，在固化成型時(shí)收縮變形很小甚至不收縮。故此，積層的速度可以加快，并且可以使用玻纖噴射來得到更高的效率。該工藝即可結(jié)合傳統(tǒng)工藝，也可在鋪層設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合強(qiáng)芯氈、輕木夾芯等材料的使用。
這種高品質(zhì)樹脂系統(tǒng)可以生產(chǎn)高質(zhì)量不變形的模具表面，但對(duì)溫度和操作要求也嚴(yán)格。所以，生產(chǎn)條件和方法必須嚴(yán)格按樹脂系統(tǒng)供應(yīng)商的要求。
快速制模樹脂，該樹脂既可采用普通手糊工藝，也可采用噴射工藝。操作步驟如下：
●手糊工藝：
1）當(dāng)模具膠衣固化后，第一層增強(qiáng)材料使用乙烯基樹脂，待操作完畢固化后，開始使用快速制模樹脂。
2）連續(xù)鋪敷6 層450 克/平方或300 克/平方無堿短切氈以獲得3‐4 毫米的厚度。在鋪敷每一層時(shí)，最好使用滾涂樹脂方法，使樹脂分布均勻。同時(shí)使用消泡輥消除氣泡。
3）當(dāng)樹脂固化后鋪層變成白色，一小時(shí)后可以進(jìn)行下面4‐6 層的鋪敷。操作方法和步驟2 相同。
4）重復(fù)上述步驟直至達(dá)到所需厚度。
●噴射工藝：
1）當(dāng)模具膠衣固化后，第一層增強(qiáng)材料使用乙烯基樹脂，待操作完畢固化后，開始使用快速制模樹脂。
2）噴射3‐4 毫米厚的該樹脂和短切纖維，用消泡輥消除氣泡并壓實(shí)。
3）當(dāng)樹脂固化后鋪層變成白色，一小時(shí)后可以開始噴射下一個(gè)3‐4 毫米的該樹脂和短切纖維，用消泡輥消除氣泡并壓實(shí)。
4）重復(fù)上述步驟進(jìn)行鋪層以達(dá)到所需厚度。
如果結(jié)合強(qiáng)芯氈、輕木夾芯等材料的使用，在夾芯材料上下所使用的樹脂為乙烯基樹脂。使用快速制模樹脂一天即可完成模具增強(qiáng)層的制作，由于采用的是零收縮固化體系，模具具有更優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)模具具有更好的表面效果。
四、模具外結(jié)構(gòu)
當(dāng)模具鋪層完畢后，下一步工作就是制作模具的外部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的目的是：使外部力量平均傳遞到模具表面阻止了模具的表面變形。
模具膠衣產(chǎn)生裂紋的最基本原因是模具受外力變形。正因?yàn)槿绱耍O(shè)計(jì)上提高模具的剛性，將會(huì)大大阻止膠衣的開裂。模具鋪層中強(qiáng)芯氈、輕木夾芯材料的使用可大幅度提高模具的剛性，減少在脫模過程外力對(duì)模具的損壞。
無論鋼架結(jié)構(gòu)、膠合板的條箱結(jié)構(gòu)或骨架結(jié)構(gòu)，如果結(jié)構(gòu)直接與模面聯(lián)接，不同的熱傳導(dǎo)將引起模具表面印痕。因此在結(jié)構(gòu)和模具結(jié)合部位，采用隔熱材料作為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)鋪層或低導(dǎo)熱的粘接材料。
五、脫模
當(dāng)框架結(jié)構(gòu)完全固化后，在模具上保養(yǎng)3‐5 天后，模具就可以準(zhǔn)備脫模。開始將邊緣切割整齊，然后用多個(gè)脫模楔分布插入模與原型之間，均勻用力，不要單獨(dú)用力以防損壞模具，最后完全脫模。
六、處理模具
脫模后，仔細(xì)檢查模具表面，任何表面的缺陷都應(yīng)被標(biāo)注出來并進(jìn)行修補(bǔ)。在理想狀態(tài)下，模具不需要打磨表面，只將模具拋光既可。但是，也有一些情況下，需對(duì)模具表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗托揎棥?/p>
模具在拋光過程中要注意：
1．在粗拋研磨過程中，消除修補(bǔ)、水磨、脫模劑或其他原因造成的印跡。
2．使用細(xì)拋材料過程中，消除粗拋造成的印跡。
3．使用拋光材料要注意材料中含不含增亮成份，拋光后是否是模具膠衣的真實(shí)亮度。
模具制造是一個(gè)有機(jī)的連續(xù)過程，成功制模的關(guān)鍵在于：使用最好原料，選擇合適的制模工作環(huán)境和條件，訓(xùn)練有素的員工，簡便有效的管理。