預埋鋼件工藝定位工裝方法探討

張浩

【摘 ?要】預埋工藝成型產品的鋼件耐腐蝕能力強，各片體之間組裝拆卸簡便，結構美觀。但鋼件預埋位置定位的難題一直困擾著該工藝的推廣應用，本文就預埋工藝實施過程的關鍵技術問題進行探討。

【關鍵詞】FRP產品;預埋鋼件;安裝

FRP產品預埋鋼件的實施基于FRP產品的VARTM工藝，產品鋪層后連接鋼件預埋在產品內部，所以無法直接對其定位，但鋼件自身為了保證螺紋孔與外界貫通，同時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品內表面，待產品固化脫模時再將其拆下，所以此時預埋件的定位已經轉化成對預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準的內六角圓柱頭螺釘，定位連接板按照預埋鋼件上螺紋孔的間距預先設計好螺釘圓柱頭的配合孔，通常單邊預留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有多余樹脂灌入。定位連接板外形為規則的四邊形，各棱邊倒鈍，施加負壓后真空袋緊緊貼附在該連接板上，此時對預埋鋼件的定位轉換為對定位連接板外形的定位。

1.1 定位工裝結構設計

定位工裝的前端設計成與定位連接板配合的四邊帶卡爪的結構，定位工裝的后端設計了兩圓柱銷孔，圓柱銷安裝在模具上產品切割線以外區域，定位工裝的長度根據預埋鋼件的位置確定，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

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

2定位工裝的安裝定位

2.1基于模具3D

基于模具3D的定位方式是將產品及對應模具的3D組合在一起，根據產品上預埋鋼件的位置將定位工裝延伸至產品切割線以外的模具法蘭上，并且在法蘭上標記出工裝定位銷的安裝孔，在模具制作時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，投產前工裝設計等工作準備的比較到位，該定位方式對應的定位工裝在設計時需在其理論尺寸的基礎上預留3-5mm的調整量，后續可根據產品的實測數據進行微調以彌補定位過程的誤差累積。

2.2基于產品3D

該定位方式前期的工裝設計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候是將產品預埋件的輪廓線投影到模具面上，根據該投影輪廓線在該位置設計一模擬安裝板，模擬安裝板的外形與預埋鋼件完全一致，下表面與模具面隨形，上表面為產品內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與其實際使用狀態完全一致。如果是初始設計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，工裝不必預留調整量，安裝累計誤差小。

3.定位工裝的設計注意事項

3.1懸臂擺動誤差

當定位銷或其配合孔磨損導致配合間隙過大時，定位工裝安裝后會在定位銷上產生微小晃動，縱然無明顯間隙，如果擺臂過長由該微小晃動導致的預埋鋼件的定位誤差同樣會造成嚴重的定位誤差。通過模擬計算可得，假設定位銷和預埋鋼件的間距為500mm，定位端存在1mm的間隙，可能會導致預埋鋼件產生超過2.5mm的定位誤差，該誤差值遠遠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，可將定位面設計成圓錐面配合以吸收較小的配合間隙。

3.2預埋鋼件所在模具面為任意角度豎直面

當定位座安裝面的法線與預埋鋼件所在模具面的法線為0～90°范圍任意角度時，為滿足其脫出方向要求，同時保證結構及工藝簡單，設計時將矩形槽轉化成導向塊結構。定位工裝末端開有沿脫出方向的斜面槽，導向塊兩側面控制定位工裝的擺動，前后斜面部分用于安裝定位和拆卸時的導向，導向塊粘接在定位座上。根據使用效果，每件工裝使用兩組導向塊共同定位更能有效克服由于制作精度導致的定位擺動誤差。

3.3定位連接板的選材

定位連接板為該工藝實施過程定位預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、脫模時容易與產品分離等要求，一旦出現局部磨損或破壞將會影響定位精度，所以使用過程更換頻繁，消耗量大。本文分別從使用、加工和成本方面對三種材質的定位連接板進行了比較，如表1所示。根據使用現場使用情況對比，對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。對于大型或結構復雜的連接板，脫模難以避免破壞時可使用密度板制作。形狀規則且用量較多的連接板宜選用PVC板，當原材料短缺等應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

本文著重介紹了應用該工藝時預埋鋼件定位工裝的設計、安裝及使用改進等方面的關鍵問題，但是由于FRP產品、預埋鋼件結構及技術要求不同，更多的問題仍需要在實踐中不斷地摸索和改進。

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（作者單位：株丕特巴赫復合材料（德州）有限公司）