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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。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)過修理后方能進行生產(chǎn)模的翻制。修整包括打膩子，整形，尺寸的較正，加固。這一過程主要是對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。一般從幾十號的粗砂紙一直打到一千號左右的細砂紙。打完砂紙后，開始拋光模具，最后打上脫模產(chǎn)品。直到此時，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。木材及相應的木工器具是必須的。此外還有：膩子（也稱原子灰），砂紙，從幾十號的粗砂紙到一千多號的細砂紙，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，即樹脂中要加個促進劑與固化劑，然后用涂膠工具涂膠，鋪一層玻纖織物涂一層膠，同時要用鐵輥趕平織物，排走氣泡，使膠均勻。達到指定厚度后，鋪層結(jié)束。一般情況下模具的厚度要達到產(chǎn)品厚度的3‐5 倍。所以鋪層的時間一般也較長，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，促進劑；玻纖表面氈，玻纖氈，玻纖布；細砂紙，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。模具的制作是一個精細而漫長的過程，一般一個模具的生產(chǎn)周期前后接近一個月的時間。
一、制造模具的條件
制造頂級質(zhì)量的模具，應從工場硬件、管理水平、人員培訓三方面人手并達到優(yōu)秀的水準。必須在模具材料選擇、工藝規(guī)程合理安排、質(zhì)量的檢測等方面進行扎實有效的工作。
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有最佳的化學反應過程，環(huán)境因素不適合，會延長或加快這一過程，對模具的性能產(chǎn)生不利影響。
濕度：濕度對膠衣和樹脂固化有重要的影響，若在制造模具時相對濕度大于或等于70％時，對基體材料的固化產(chǎn)生不利影響，應慎重，并應等待至合適的生產(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，應具備化工產(chǎn)品存儲條件、控制溫度、濕度的設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)指導書、質(zhì)量跟蹤卡等控制文件完備、記錄詳細。
3、壓縮空氣
純凈、干燥的氣源供應是制造高品質(zhì)模具的另一要素。氣管中少量的水或油都會給模具膠衣帶來重要影響。需匹配一臺安置于良好環(huán)境中的空壓機，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，都將對模具的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。
6、訓練有素的技術(shù)工人
所謂訓練有素就是具備常識性基本知識和專業(yè)技能，有良好的行為習慣、能夠自覺規(guī)范個人行為。
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所獲得的經(jīng)驗來決定?；阡亴訜崃W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的材料：
1）氣干的噴射型、可快速累計一定厚度
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械強度、光亮度、耐侯耐化學性及柔韌性。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
采用噴射設備涂敷模具膠衣是模具制作工藝中一個重要環(huán)節(jié)?？梢赃x用兩種類型的噴射設備，一種是典型地用于產(chǎn)品膠衣噴射的設備，另一種為空氣霧化壓力噴壺。兩種類型的設備均能生產(chǎn)出高質(zhì)量膠衣表面。但在操作時，您必須考慮到以下幾點：
對于典型的膠衣噴射設備，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，固化劑通過手動混合保證了準確的比例。此外，扇形混合物的分布產(chǎn)生一非常細的霧化效果，但噴涂的速度比泵送系統(tǒng)慢，其工作時間受到原料膠凝時間的限制。
a、混合
在使用前用一氣動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。不能采用手動混合方式，也不要因為害怕空氣混入模具膠衣，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到它自身的黏度及消泡。
b、溫度
核實膠衣的溫度是否在23‐28°C 范圍內(nèi)，如果不在范圍內(nèi)，應采取措施。
c、固化劑在不同類型材料中、不同工藝中的性能，進行測試與選擇。
d、凝膠時間
膠衣質(zhì)檢的下一步是驗證凝膠時間，這將證明模具膠衣是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。核實凝膠時間是過程簡單并且不要求什麼設備。
1）檢測樣品應達到標準測試溫度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間。
膠衣供貨商會推薦設備并提供詳細說明指導用戶在自已的工廠進行膠衣質(zhì)檢。在工廠內(nèi)進行模具材料的質(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到三個半小時，即理想狀態(tài)下的模具膠衣初凝時間是五十分鐘，固化時間為一百分鐘。等第二層膠衣凝膠后，就可以鋪制基層了。對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、已促進使其具有優(yōu)秀的工藝性能，低收縮性能；優(yōu)良的機械性能，耐熱降解性能，耐化學腐蝕性能。在高溫下有優(yōu)越的強度保留，熱變形溫度高。在制造高擋模具時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）玻纖增強材料
表面氈因其纖維細膩、浸潤方便、消泡容易，經(jīng)常作為首層增強材料。短切氈是非常理想的模具用增強材料，因為這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到質(zhì)量要求，也要象模具膠衣一樣做進行質(zhì)檢。包括：材料儲存期、測試膠凝時間。
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)模具形狀的復雜程度，糊制首層時纖維可選用表面氈、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，應非常仔細的輥壓鋪層，確保所有氣泡趕出，并應保證合理的樹脂與纖維比例，操作上應采用專用工具滾涂樹脂。當首層固化后，要徹底對鋪層進行認真全面的檢查，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，防止模具增強層中玻纖或夾心材料的紋路印出?？稍谑讓雍箐佉粚?50G 氈，鋪強芯氈，再一層450G氈，三層同時鋪制。這樣的鋪層可以有效的提高模具的表面質(zhì)量。因為強芯氈的結(jié)構(gòu)是有機纖維和微珠，這樣的鋪層還可適當?shù)奶岣吣＞叩膭偠取?/p>
從結(jié)構(gòu)上看，強芯氈是一種空心微珠和有機纖維復合的結(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。
夾芯材料在復合材料結(jié)構(gòu)上已被廣泛使用。對于模具，采用夾心結(jié)構(gòu)可以得到剛度高、重量輕的鋪層，同時還可減少對外部結(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，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劃
制定鋪層計劃的一個好方法，就是觀察鋪層巴氏硬度的變化。當積層的巴氏硬度達到完全固化硬度的80%‐90%時，就可以繼續(xù)鋪制下一個鋪層了。當采用巴氏硬度儀測量鋪層硬度時，要注意：需記錄多個讀數(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)鋪層時間計劃表要快。
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，也可在鋪層設計時結(jié)合強芯氈、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，但對溫度和操作要求也嚴格。所以，生產(chǎn)條件和方法必須嚴格按樹脂系統(tǒng)供應商的要求。
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）當模具膠衣固化后，第一層增強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，最好使用滾涂樹脂方法，使樹脂分布均勻。同時使用消泡輥消除氣泡。
3）當樹脂固化后鋪層變成白色，一小時后可以進行下面4‐6 層的鋪敷。操作方法和步驟2 相同。
4）重復上述步驟直至達到所需厚度。
●噴射工藝：
1）當模具膠衣固化后，第一層增強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。
3）當樹脂固化后鋪層變成白色，一小時后可以開始噴射下一個3‐4 毫米的該樹脂和短切纖維，用消泡輥消除氣泡并壓實。
4）重復上述步驟進行鋪層以達到所需厚度。
如果結(jié)合強芯氈、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，同時模具具有更好的表面效果。
四、模具外結(jié)構(gòu)
當模具鋪層完畢后，下一步工作就是制作模具的外部加強結(jié)構(gòu)。加強結(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。正因為如此，設計上提高模具的剛性，將會大大阻止膠衣的開裂。模具鋪層中強芯氈、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結(jié)構(gòu)的基礎鋪層或低導熱的粘接材料。
五、脫模
當框架結(jié)構(gòu)完全固化后，在模具上保養(yǎng)3‐5 天后，模具就可以準備脫模。開始將邊緣切割整齊，然后用多個脫模楔分布插入模與原型之間，均勻用力，不要單獨用力以防損壞模具，最后完全脫模。
六、處理模具
脫模后，仔細檢查模具表面，任何表面的缺陷都應被標注出來并進行修補。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，需對模具表面進行適當?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、水磨、脫模劑或其他原因造成的印跡。
2．使用細拋材料過程中，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亮度。
模具制造是一個有機的連續(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，訓練有素的員工，簡便有效的管理。