玻璃钢模压工艺ＣＡＤ辅助设计

玻璃钢模压工艺ＣＡＤ辅助设计

一、模压工艺设计的重要性
　　模压工艺是玻璃钢制品批量生产时，最常用的一种工艺方法。 天和树脂 不饱和聚酯树脂专家 点击查看DS-802N模压专用树脂 将半成品原料置于压力模具中，加上压力后，原材料便会在整个模腔内流动。原材料的流动，主要取决于所施的压力及其控制方式，因而有效的压力控制，是加工模压制品工艺中的一个主要问题，甚至与最终产品的性能特性有密切的关系。
　　通常，产品设计时需了解的一个重要因素，是生产过程如何影响产品的性能。其中，以基体材料和增强材料所处的部位，对材料的特性，例如弹性模量的影响，显得更为重要。由检测一个样品所得的实测值，往往不能期望体现在其他制品上。对于各向异性制品，要做到定量化，显得更为困难。因此，设计工作经常根据各向同性材料，以及模压料没有流动性的情况而进行，并按经验数据对性能指标作出适当的调整。
　　这种设计方法，在很大程度上会导致局部区域内纤维含量的减少，以及在垂直方向上强度和刚度的降低。并且往往在制品的次要方向上，出现应力，这时设计者只能采取提高设计性能指标的办法，才能确保具有一定的安全系数。
　　综上所述，为能提高制品尺寸的精确度，在工艺设计时非常需要采用模拟生产编程，并定量地利用生产工艺对制品特性影响的有关数据。对于模压制品，精确的成型设计，不但可以得到尺寸较为精确的制品，而且能使制品成本降低。

二、ＣＡＤ辅助设计技术
　　一般讲，模压制品的生产成本，主要是原材料成本，大约占８０％～９０％。这种现代设计方法，只有通过计算机辅助设计（ＣＡＤ）来完成。由于玻璃钢成型工艺非常复杂，这一进展目前尚处于研究阶段。
　　本文简述采用ＣＡＤ方法，进行模压制品的模拟程序设计。
　　首先，将模压制品的几何尺寸图形和程控参数等信息，输入运算程序，这称为“预编步骤”。通常几何尺寸可从ＣＡＤ数据中得到，并可利用网络发生器进行分解，成为有限元素模拟（ＦＥＭ）网络。程序控制参数和材料特性，必须预先输入程序。如果今后程序能适当联网，材料特性可从数据库中直接取得。
　　其次，将上述数据输入被称为Ｅxpress的程序后，可以计算出“流动波面”。这种 Ｅxpress 程序是由 Ａachen 的 ＩＫＶ 研制成功的。经过流动模拟，就可以确定出制品的特性。例如，ＳＭＣ卡车保险杠，由于它具有对称性，因而只需计算出它一半的数据，可减少４／５的计算时间，也可大量减少记忆空间。
　　流动模拟计算，一般是在等温基础上进行的，先制造一个保险杠的线模，将有限元素网络置于线模内。并输入闭合速度、空隙位置等数据，就可显示出流动波面图象。
　　若以不同颜色区域，表示不同阶段的流动波面，只要通过特定软件的帮助，就可计算分析出特定时间、特殊区域内的流动波面图。若在计算机屏幕上发现有一个空气阱存在，熔化物从几个方向流至一点而该点又不在垂直光滑的面上，这意味着在这一点上，不能排出其中的空气。空气被高度压缩，从而会导致高温，这称为“柴油效应”。这样，该点的材料会开始热分解，其机械性能和热性能都较弱。经过实际测试，该 Ｅxpress 软件计算出的“计算点”与实测点，非常接近。
　　由此可见，这一以填充模拟理论为基础的计算模型，足以提供出模压制品的准确结果。它不但可省去机械加工步骤，而且可以计算出纤维的定向，以及各向异性材料的性质。
　　据悉，Ｅxpress 程序已将计算结果转换为商用程序，例如用于计算各向异性材料特性的应力分析等
　　目前，模压成型工艺研究中，正在开发的纤维取向和机械性能特征等课题，也可由上述计算模型方法进行解决。

三、模压工艺ＣＡＤ辅助设计功效
　　模压工艺ＣＡＤ辅助设计，具有以下的功效：
　　１、可以提供出由于原材料所处位置的不同，而使制品具有不同强度的情况，以优选出制品的性能
　　２、可以计算出某些工艺和设计参数，与一般模型试验相比，更为有益，这种用数学关系进行优选的方法，所化费用较为低廉；
　　３、可以节省模具、设备等试制费用，降低生产成本，提高生产效益，缩短成型工艺的周期；
　　４、倘若能与计算机对话状态，就可以避免出现临界部位，并获得试验计划的综合情况，这为确保产品质量，实际上已为完成质量计划提供了可靠的信息；
　　５、ＣＡＤ方法将计算机模拟开发，以及模压制品结果现场检测，与模压工艺控制有机地结合起来使对工艺过程有了更深入的了解，有助于把对成型工艺有影响的，和没有多大影响的因素区别开来，以最大限度地避免采用错误的判别方法的可能性；
　　６、可以通过模拟方法，极大地改善加工工艺的控制；
　　７、模压工艺控制所需数据，可以直接用于加工计划之中；
　　８、这些数据可组成计算机辅助工程（ＣＡＥ）的一个整体部分，并可从ＣＡＤ系统中得到更多的优异特性。