張浩

【摘 ?要】預(yù)埋工藝成型產(chǎn)品的鋼件耐腐蝕能力強(qiáng)，各片體之間組裝拆卸簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)美觀。但鋼件預(yù)埋位置定位的難題一直困擾著該工藝的推廣應(yīng)用，本文就預(yù)埋工藝實(shí)施過程的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】FRP產(chǎn)品;預(yù)埋鋼件;安裝

FRP產(chǎn)品預(yù)埋鋼件的實(shí)施基于FRP產(chǎn)品的VARTM工藝，產(chǎn)品鋪層后連接鋼件預(yù)埋在產(chǎn)品內(nèi)部，所以無法直接對(duì)其定位，但鋼件自身為了保證螺紋孔與外界貫通，同時(shí)又避免樹脂滲入無法清理，注射前所有螺紋孔都必須旋入外螺紋且該外螺紋延伸至產(chǎn)品內(nèi)表面，待產(chǎn)品固化脫模時(shí)再將其拆下，所以此時(shí)預(yù)埋件的定位已經(jīng)轉(zhuǎn)化成對(duì)預(yù)埋件上旋入螺紋的定位。

1 定位研究方法

為了便于拆裝，定位、配合方便該螺紋使用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)六角圓柱頭螺釘，定位連接板按照預(yù)埋鋼件上螺紋孔的間距預(yù)先設(shè)計(jì)好螺釘圓柱頭的配合孔，通常單邊預(yù)留0.5mm間隙，連接板的厚度通常比螺釘圓柱頭大2mm，保證沒有圓柱頭外露劃傷真空袋又不會(huì)有多余樹脂灌入。定位連接板外形為規(guī)則的四邊形，各棱邊倒鈍，施加負(fù)壓后真空袋緊緊貼附在該連接板上，此時(shí)對(duì)預(yù)埋鋼件的定位轉(zhuǎn)換為對(duì)定位連接板外形的定位。

1.1 定位工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

定位工裝的前端設(shè)計(jì)成與定位連接板配合的四邊帶卡爪的結(jié)構(gòu)，定位工裝的后端設(shè)計(jì)了兩圓柱銷孔，圓柱銷安裝在模具上產(chǎn)品切割線以外區(qū)域，定位工裝的長(zhǎng)度根據(jù)預(yù)埋鋼件的位置確定，一般使用8～10mm鋼板即可滿足使用要求。

1.2 定位工裝的使用

產(chǎn)品制作時(shí)預(yù)埋件下部各纖維鋪層后，安裝該工裝將預(yù)埋件進(jìn)行定位，定位結(jié)束可使用噴膠將預(yù)埋件及其周邊夾心固定，此時(shí)為使預(yù)埋件以上纖維鋪層操作方便可將定位工裝及連接板拆下，待產(chǎn)品各層纖維及脫模布鋪層結(jié)束后再安裝定位連接板，產(chǎn)品注射管件及真空袋布置完畢后再安裝定位工裝，直至產(chǎn)品固化脫模時(shí)取下，避免抽真空和樹脂注射過程預(yù)埋鋼件定位尺寸的任何改動(dòng)。

2定位工裝的安裝定位

2.1基于模具3D

基于模具3D的定位方式是將產(chǎn)品及對(duì)應(yīng)模具的3D組合在一起，根據(jù)產(chǎn)品上預(yù)埋鋼件的位置將定位工裝延伸至產(chǎn)品切割線以外的模具法蘭上，并且在法蘭上標(biāo)記出工裝定位銷的安裝孔，在模具制作時(shí)直接將孔中心線雕刻在上面，這種定位方式適合新制作的模具，投產(chǎn)前工裝設(shè)計(jì)等工作準(zhǔn)備的比較到位，該定位方式對(duì)應(yīng)的定位工裝在設(shè)計(jì)時(shí)需在其理論尺寸的基礎(chǔ)上預(yù)留3-5mm的調(diào)整量，后續(xù)可根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)以彌補(bǔ)定位過程的誤差累積。

2.2基于產(chǎn)品3D

該定位方式前期的工裝設(shè)計(jì)與基于模具的定位方式相同，只是在確定定位工裝安裝位置的時(shí)候是將產(chǎn)品預(yù)埋件的輪廓線投影到模具面上，根據(jù)該投影輪廓線在該位置設(shè)計(jì)一模擬安裝板，模擬安裝板的外形與預(yù)埋鋼件完全一致，下表面與模具面隨形，上表面為產(chǎn)品內(nèi)表面向外偏置出定位連接板的厚度，定位與模擬安裝板的配合狀態(tài)與其實(shí)際使用狀態(tài)完全一致。如果是初始設(shè)計(jì)可將上述投影輪廓線雕刻在模具面上，如果是后期改造的模具，沒有該投影輪廓線的位置標(biāo)記，可借助模具造型面通過插接的密度板靠模定位該模擬安裝板，模擬安裝板位置確定后，將定位工裝安裝在上面即可在模具法蘭區(qū)域確定出工裝定位銷的安裝位置。此種定位方式是通過模擬安裝板間接反求出工裝的安裝位置，工裝不必預(yù)留調(diào)整量，安裝累計(jì)誤差小。

3.定位工裝的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1懸臂擺動(dòng)誤差

當(dāng)定位銷或其配合孔磨損導(dǎo)致配合間隙過大時(shí)，定位工裝安裝后會(huì)在定位銷上產(chǎn)生微小晃動(dòng)，縱然無明顯間隙，如果擺臂過長(zhǎng)由該微小晃動(dòng)導(dǎo)致的預(yù)埋鋼件的定位誤差同樣會(huì)造成嚴(yán)重的定位誤差。通過模擬計(jì)算可得，假設(shè)定位銷和預(yù)埋鋼件的間距為500mm，定位端存在1mm的間隙，可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)埋鋼件產(chǎn)生超過2.5mm的定位誤差，該誤差值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于孔的位置度要求及裝配間隙，所以必須定期檢查配合面的磨損情況，可將定位面設(shè)計(jì)成圓錐面配合以吸收較小的配合間隙。

3.2預(yù)埋鋼件所在模具面為任意角度豎直面

當(dāng)定位座安裝面的法線與預(yù)埋鋼件所在模具面的法線為0～90°范圍任意角度時(shí)，為滿足其脫出方向要求，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)及工藝簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)時(shí)將矩形槽轉(zhuǎn)化成導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)。定位工裝末端開有沿脫出方向的斜面槽，導(dǎo)向塊兩側(cè)面控制定位工裝的擺動(dòng)，前后斜面部分用于安裝定位和拆卸時(shí)的導(dǎo)向，導(dǎo)向塊粘接在定位座上。根據(jù)使用效果，每件工裝使用兩組導(dǎo)向塊共同定位更能有效克服由于制作精度導(dǎo)致的定位擺動(dòng)誤差。

3.3定位連接板的選材

定位連接板為該工藝實(shí)施過程定位預(yù)埋鋼件的核心連接件，該件需具有邊緣輪廓需整齊、各棱邊光滑過渡、脫模時(shí)容易與產(chǎn)品分離等要求，一旦出現(xiàn)局部磨損或破壞將會(huì)影響定位精度，所以使用過程更換頻繁，消耗量大。本文分別從使用、加工和成本方面對(duì)三種材質(zhì)的定位連接板進(jìn)行了比較，如表1所示。根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)使用情況對(duì)比，對(duì)于單件且外形尺寸較小的連接板，用量小且不易破壞，可使用聚四氟乙烯板制作。對(duì)于大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的連接板，脫模難以避免破壞時(shí)可使用密度板制作。形狀規(guī)則且用量較多的連接板宜選用PVC板，當(dāng)原材料短缺等應(yīng)急情況下可選用密度板來代替PVC板，為了便于成型后取下，使用前可在密度板上纏繞2～3層靜電膜。

4.總結(jié)

本文著重介紹了應(yīng)用該工藝時(shí)預(yù)埋鋼件定位工裝的設(shè)計(jì)、安裝及使用改進(jìn)等方面的關(guān)鍵問題，但是由于FRP產(chǎn)品、預(yù)埋鋼件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求不同，更多的問題仍需要在實(shí)踐中不斷地摸索和改進(jìn)。

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（作者單位：株丕特巴赫復(fù)合材料（德州）有限公司）