一種薄壁大缸類樹(shù)脂模制作的方法

孫占偉

（寧夏共享模具有限公司，寧夏銀川 750021）

1 背景及其產(chǎn)品分析

目前我國(guó)的森林覆蓋率已由建國(guó)初期的12.51%提高到了16.55%。但我國(guó)森林面積居世界第五位，人均森林面積居世界第119位；森林總蓄積量占世界第8位；世界人均擁有森林蓄積量為71.8立方米，而我國(guó)人均森林蓄積量?jī)H為8.6立方米。

中國(guó)人工林面積占世界發(fā)展中國(guó)家人工林面積總量的50%左右。發(fā)展中國(guó)家年均消失天然林1628.2萬(wàn)公頃，中國(guó)年均消失40萬(wàn)公頃。我國(guó)森林總生物量達(dá)160．09億噸，占世界的3.63%。

由此可見(jiàn)，我們國(guó)家森林資源已經(jīng)嚴(yán)重匱乏，尤其是天然林，已經(jīng)到了非常危險(xiǎn)的地步，因此，天然林的采伐已基本禁止，國(guó)家也在大力推廣速生林和人工林。

速生林和人工林的大力推廣，雖然對(duì)國(guó)家林業(yè)資源有很大的幫助，但對(duì)模型卻帶來(lái)不小的麻煩。由于木材是現(xiàn)鑄造用模具的主要材料，而且木材成本逐年增高，現(xiàn)在市場(chǎng)上供應(yīng)的木材大多數(shù)也都是速生材，它最大的問(wèn)題是材質(zhì)疏松，空隙度大，密度低，力學(xué)和機(jī)械強(qiáng)度低，硬度低，不耐磨，易吸濕。這也導(dǎo)致了木質(zhì)模具大多數(shù)發(fā)生開(kāi)裂，變形，彎曲，模型尺寸無(wú)法控制，導(dǎo)致顧客抱怨率增高。

在鑄造生產(chǎn)中，通常采用木模、金屬模、塑料模，但是，木模使用壽命短，金屬模使用周期長(zhǎng)，塑料模的工藝復(fù)雜，毒性大，正是以上原因，樹(shù)脂模優(yōu)勢(shì)更加明顯[1]。

近幾年中國(guó)大缸類產(chǎn)品訂單大幅增加，薄壁類大缸產(chǎn)品成為重點(diǎn)產(chǎn)品，難點(diǎn)在于弧頂處壁厚很薄，模型在受到芯砂的重力后，模型最高點(diǎn)就會(huì)下沉，兩側(cè)法蘭向兩側(cè)裂，鑄件尺寸根本無(wú)法保證。舉例大缸產(chǎn)品東汽660MW高中壓外缸（壁厚110mm）到最薄的哈汽CH02A高中壓外缸（壁厚73mm），制作難度增加，質(zhì)量要求提高，但制作周期反而要縮短，制作成本也要求降低。

面對(duì)木模材料難控制，模型強(qiáng)度難以保證，但鑄造產(chǎn)品的制作難度加大，對(duì)模型強(qiáng)度、尺寸要求又在提高，所以開(kāi)展新工藝模具的研究已迫在眉睫。

圖1 模型壓力示意圖

膠合板（俗稱多層板）是一種人造板材，它克服了實(shí)木的缺點(diǎn)，強(qiáng)度大，抗彎性能好。在一些需要承重的結(jié)構(gòu)部位廣泛使用。而且單位成本相比木材要低的多。

不飽和樹(shù)脂和玻璃布結(jié)合使用，社會(huì)上已應(yīng)用廣泛，常見(jiàn)的船身、安全帽、餐廳椅等都是這些材料制作的，它具有表面光滑、強(qiáng)度高、抗彎性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，而且這些物體都是壁厚僅為5～10mm左右就能達(dá)到很好的機(jī)械性能[2]。

圖2 樹(shù)脂船體

2 實(shí)施過(guò)程

產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)→機(jī)床下料→釘制毛坯→預(yù)埋方鋼加固 →表面涂抹樹(shù)脂玻璃布→機(jī)床加工→組裝→表面處理→出廠檢測(cè)→產(chǎn)品合格。

2.1 東汽D660MW高中壓外缸制作流程簡(jiǎn)述

2.1.1 三維工藝設(shè)計(jì)

(1)填補(bǔ)監(jiān)測(cè)空白，提高站網(wǎng)密度。持續(xù)開(kāi)展地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)工作，填補(bǔ)魯中南中低山丘陵區(qū)和魯東低山丘陵區(qū)部分地區(qū)裂隙巖溶水和基巖裂隙水的監(jiān)測(cè)空白，加密地下水降落漏斗區(qū)、地面沉降區(qū)、巖溶塌陷區(qū)和大中型水源地的目標(biāo)含水層監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度[12]，達(dá)到《區(qū)域地下水位監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(DZ/T0271-2014)中對(duì)地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度的要求，進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，使站網(wǎng)布局更趨合理。

由于大缸壁最薄處只有80mm左右，所以所有起支撐作用的多層板全部為雙層板料粘接制作，厚度為48mm。而且多層板之間的檔距為400～450mm；其次就是大缸曲率變化大的部位，需要消失模加工出輪廓，固定在骨架上；活料定位槽處全部使用實(shí)木制作，考慮機(jī)床直接加工出輪廓。

圖4 模具三維骨架

2.1.2 下料序

根據(jù)三維工藝，按數(shù)模排版、加工骨架輪廓，板料之間全部使用鑲嵌式連接，在連接部位再使用板條加固。

圖5 機(jī)床加工模型骨架

2.1.3 毛坯序

根據(jù)三維工藝，搭接骨架；為加強(qiáng)模型整體強(qiáng)度，而且要方便起型，吊運(yùn)，要求在模型中整體圈一圈鋼管。圖中橘紅色為鋼管位置。

圖6 模型骨架

2.1.4 內(nèi)壁涂抹樹(shù)脂

2.1.5 外壁涂抹樹(shù)脂

外壁參考內(nèi)壁工藝，涂抹樹(shù)脂加工。

圖7 內(nèi)圓加工

圖8 外圓加工

圖9 三維模型起吊點(diǎn)

圖10 模型照片

2.1.6 活料、吊耳、貓爪制作

根據(jù)三維工藝，制作活料、吊耳、貓爪等部位；制作后由于不能直接用釘子固定在模型上，所以要使用樹(shù)脂和AB膠直接粘接在模型上。

2.1.7 表面處理

外模激光劃線確保尺寸、油漆標(biāo)識(shí)，最后打蠟處理表面。

3 結(jié)論

制作樹(shù)脂模與木模對(duì)比，優(yōu)勢(shì)如下：

（1）下料序只下骨架料，而且全部機(jī)器完成，提高效率與準(zhǔn)確性，減少下料周期。

（2）降低木料使用率，節(jié)省木材。

（3）樹(shù)脂模具與同體積的木料模具相比，制作成本降低，制作周期減少。

（4）使用樹(shù)脂模制作砂型，砂型表面光滑，而且模具沒(méi)有任何粘砂，不需要涂抹脫模劑。砂型表面無(wú)裂紋，顧客反饋效果良好。

（5）模具使用壽命增加。

[1] 楊清波.樹(shù)脂模應(yīng)用與制作[J].山西機(jī)械,1999（11）：99-102.

[2] 樓銘華.樹(shù)脂模簡(jiǎn)述[J]模具技術(shù),1985（2）：78-80.