玻璃钢水箱毕业论文.doc

玻璃钢水箱毕业论文玻璃钢水箱毕业论文模压法制备玻璃钢屋顶水箱板的设计摘要模压玻璃钢材料以其独特的优势，近年来得到国内外专家的广泛关注。本文介绍了模压法制玻璃钢制品的材料及工艺设备，同时讨论了模压玻璃钢材料的应用现状、存在问题以及发展前景。介绍了玻璃钢水箱的特点及其应用。玻璃钢水箱质量轻，制造方便，耐腐蚀性好，卫生美观，强度高、抗震性能好，技术经济效益好。广泛应用于宾馆饭店、学校、医院、工矿企业、事业单位、居民住宅、办公大楼，是作为公共生活用、消防用水和工业用水贮水设施的理想产品。自从玻璃纤维增强材料问世以后，由于它具有质轻高强，耐腐蚀，有可设计性，加工容易，外表美观，价格适中的优点，很快被使用。关键词：模压成型 玻璃钢 水箱 设计I玻璃钢水箱毕业论文The design of water tank of glass fiber reinforced plastics prepared by compression moldingAbstract Moulded glass fiber reinforced plastic materials with its unique advantages, the experts at home and abroad in recent years to get attention. This paper introduces the molding of legal fiberglass products processing equipment, materials, and also discussed the application of glass fiber reinforced plastic materials molding situation, problems and development prospects. The characteristics and the application of glass fiber tank also were introducted. Cylindrical glass fiber tank light quality, easy fabrication, corrosion resistance, high strength, health and beautiful, seismic performance is good, good technical and economic benefits. Widely used in hotels, schools, hospitals, industrial and mining enterprises, institutions, residential, office building, as public life with, fire water and industrial water storage water facilities of the ideal products. Since the glass-fiber-reinforced materials came out，they are soon used because of the advantages such as light weight, high strength, corrosion resistance，designable，easy processing，aesthetic appearance and medium price.Key Words：Compression molding ; FRP; Water tank; Design21玻璃钢水箱毕业论文目 录摘要IAbstractII第一章 文献综述11.1 引言11.2 树脂基复合材料成型工艺简介11.3 玻璃钢模压工艺的特点和用途21.3.1 玻璃钢模压成型工艺21.3.2 模压工艺的用途31.4 玻璃钢水箱的介绍31.5 玻璃钢水箱的分类41.6 水箱体结构材料分析41.6.1 玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱的比较4第二章 设计目的及流程62.1 设计目的62.2 工艺流程及原料选择62.2.1 玻璃钢屋顶水箱板成型工艺设计62.2.2 玻璃钢屋顶水箱板模压成型工艺8第三章 设计过程133.1 材料选择133.2 结构设计143.2.1 玻璃钢水箱结构设计143.2.2 玻璃钢水箱板结构设计143.2.3 强度设计153.2.4 工艺过程163.3 产品外观设计17第四章 结论与展望194.1 结论194.2 展望19参考文献20致 谢21i玻璃钢水箱毕业论文第一章 文献综述1.1 引言玻璃钢具有耐腐蚀、强度高、质量轻、易成型及性能可以根据使用条件进行设计等优点，用来制作水箱可以使箱体小、占地面积少、重量轻、无锈蚀、不渗漏、水质好、使用范围广、使用寿命长、保温性能好，外形美观、安装方便、清洗维修简便、适应性强等。很好的解决了水箱的一系列难题，从而实现了工厂化生产，现场快速安装，大大的缩短了水箱的建造周期。1.2 树脂基复合材料成型工艺简介复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，其老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产1。手糊成型工艺：所谓手糊成型工艺(Hand laying-up)，是指用手工或在机械辅助下将增强材料和热固性树脂铺覆在模具上，树脂固化形成复合材料的一种成型方法2，喷射成型工艺：喷射成型工艺(Spray Moulding)是利用喷枪将短纤维及树脂同时喷到模具上，压实固化成制件的工艺方法，袋压成形工艺：袋压成型工艺(Bag Moulding)是在手糊成型的制品上，装上橡胶袋或聚乙烯、聚乙烯醇袋，将气体压力施加到未固化的玻璃钢制品表面而使制品成型的工艺方法。 层压成型工艺：层压成型工艺(Lamination Process)，是把一定层数的浸胶布(纸)叠在一起，送入多层液压机，在一定的温度和压力下压制成板材的工艺。模压成型工艺：模压成型工艺(Pressure Molding)是指将模压料置于金属对模中，在一定的温度下，加压固化为复合材料制品的一种成型工艺，是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维增强复合材料的成型方法。 (1)短纤维料模压法：该法是将经过预混或预浸后的短纤维状物料在模具中成型为复合材料制品 。(2)毡料模压法：该法是将浸毡机组制备的连续玻璃纤维预浸毡剪裁成所需形状，在金属对模中压制成制品。1玻璃钢水箱毕业论文(3)碎布料模压法：该法是将浸渍过树脂的玻璃布或其它织物的下脚料剪成碎块，在模具中压制成型 。 (4)层压模压法：该法是介于层压与模压之间的一种工艺，系将预浸渍的玻璃布或其他织物裁剪成所需形状，在金属对模中层叠铺设压制成异型制品。(5)缠绕模压法：该法是结合缠绕成型与模压成型的一种工艺，系将预浸渍的玻璃纤维或布带缠绕在模型上，再在金属对模中加热加压成型制品 。(6)织物模压法：该法是将预先织成所需形状的二维或三维织物浸渍树脂后，在金属对模中压制成型。 (7)定向铺设模压法：该法是按制品的受力状态进行定向铺设，然后将定向铺设的坯料放在金属对模内成型。 (8)预成型坯模压法：先将玻璃纤维用吸附法制成与制品形状相似的预成型坯，再把它放人金属模具内，预成型坯上倒入配制好的树脂，在一定的温度压力下压制成型。 (9)片状模塑料模压法：片状模塑料是用不饱和聚酯树脂作为黏结剂充分浸渍短切纤维或毡片，经增稠而得。 缠绕成型工艺：将连续纤维或带浸渍树脂胶液后的纤维，按照一定的规律缠绕到芯模上，然后在加热或常温下固化，制成一定形状制品的工艺称为缠绕成型工艺。 (1)干法：干法缠绕采用预浸渍带，即在缠绕前预先将玻璃纤维制成预浸渍带，然后卷在卷盘上待用。使用时将浸渍带加热软化后绕制在芯模上。 (2)湿法：缠绕成型时玻璃纤维经集束后进入树脂胶槽浸胶，在张力控制下直接缠绕在芯模上，然后固化成型。 (3)半干法3 拉挤成型工艺：拉挤成型工艺(Pultrusion Process)是将浸渍了树脂胶液的连续纤维，通过成型模具，在模腔内加热固化成型，在牵引机拉力作用下，连续拉拔出型材制品。1.3 玻璃钢模压工艺的特点和用途1.3.1 玻璃钢模压成型工艺模压成型工艺是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。(1) 模具上脱模蜡 虽然SMC 模塑料中已有内脱模剂, 但为了确保脱模顺利, 还应在模具上再上外脱模剂脱模蜡。 (2) 模具预热 通常SMC 模具预热温度为60100。 (3) 铺放SMC 模塑料 可按船体厚度及模具尺度计算出壳体容积, 再按SMC 模压玻璃钢密度算出所需用料重量, 并通过试验得出适宜的用料数量。 (4) 合模 SMC 模塑料在受热情况下流动, 充满模腔。 (5) 加热加压并保温使模塑料在模具内固化。 (6) 保温结束, 降温, 在模具温度降至60以下时脱模。 (7) 除去合模缝隙处的飞边, 检查制品重量。1.3.2 模压工艺的用途模压成型工艺可制作的FRP产品非常广泛。模压制品主要用作结构件、连接件、防护件和电器绝缘件。广泛应用于农业、工业、交通运输、电气、化工、建筑、机械等领域。由于模压制品质量可靠，在兵器、飞机、导弹、卫星上也都得到了应用4。1.4 玻璃钢水箱的介绍玻璃钢水箱是指用玻璃钢作为原材料加工而成的水箱。玻璃钢是指用玻璃纤维及其织物增强的塑料，质轻而硬，不导电，机械强度高，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等5。FRP(Fiberglass Reinforced Plastics 亦称作GRP，Glass Reinforced Plastics ，或Glass fibre reinforced plastics (GFRP)即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。玻璃钢水箱分为FRP组装式水箱和SMC组合式水箱两种，以重量轻、无锈蚀、不渗漏、水质好、使用范围广、使用寿命长、保温性能好，外形美观、安装方便、清洗维修简便、适应性强等特点，广泛应用于宾馆饭店、学校、医院、工矿企业、事业单位、居民住宅、办公大楼，是作为公共生活用、消防用水和工业用水贮水设施的理想产品。水箱是工矿企业、民用住宅等公共供水系统不可缺少的组成部分。目前我国主要采用混凝土和钢板水箱，但混凝土水箱的渗漏、结垢，钢板水箱的锈蚀，对水箱的使用造成很大影响，据北京市环保局现场检测，目前我国85%的水箱供水系统，由于水箱的菌藻、锈蚀污染而无法达到供水水质标准。自八十年代，普遍采用组装式玻璃钢水箱，解决了上述问题，玻璃钢(FRP)水箱具有无泄漏、无变形、无污染、使用寿命长等优点，并且组装容易、外形美观，可根据用户需要组装成不同吨位的水箱。玻璃钢组合式饮水箱是目前国际上流行的新型水箱之一， 于1962年问世于日本，1975年日本法律规定禁止使用混凝土建造水箱，1980年制订了JIS标准，1986年高层建筑中90%以上采用玻璃钢水箱。美国70年代就有玻璃钢水箱专利，1984年制订了美国国家标准。目前西欧、东南亚、中东、非洲等一些国家都已广泛使用， 近年来我国的一些合资单位也进口了日本玻璃钢水箱，使用效果很好。 1.5 玻璃钢水箱的分类1) 按造型可分为球形、圆筒形和方形三种。 2) 按结构构造可分为整体式、组装整体式和组合式三种。 3) 按制造工艺分为手糊成型和SMC模压成型两种6。 a)手糊玻璃钢水箱7手糊玻璃钢水箱根据容积大小又可分为整体式水箱和组装整体式两种8 9。一般容积在30m3以内的玻璃钢水箱，采用整体式水箱，而以球形水箱最受用户欢迎。因为球形水箱美观、省工省料，而且容易清洗，30m3容积以内的玻璃钢水箱，可采用组装整体式水箱10 11。b)模压玻璃钢板块组装水箱12这种水箱是采用热固性片状模塑料热压成型为1m0.5m，1m1m和1m2m等标准板块，然后根据设计需要组装成0.5 m3500 m3玻璃钢水箱13 14 15。1.6 水箱体结构材料分析水箱主要有钢筋混凝土结构、钢结构、全玻璃钢结构16 17。1.6.1 玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱的比较18(1) 质量轻 制造相同容积的高位水箱，玻璃钢水箱的质量仅为钢板水箱质量的1/4，为钢筋混凝土水箱质量的1/15。减少水箱的自重，以减轻建筑结构的载荷及对减低工程造价有利。(2) 制造方便 玻璃钢水箱可以整体成形、制成板块现场拼装和现场制造。水箱的接管处、排水凹板等，都可以在制造水箱时完成，不需要像传统水箱制造时增加费用，也不需要像钢板水箱那样，增加油漆防腐工序。(3) 耐腐蚀性好19 玻璃钢水箱防水、防腐蚀性好，不像钢筋混凝土水箱那样易渗透，也不像钢板水箱那样需要经常维修，涂漆防锈。(4) 卫生 玻璃钢水箱选用食品级树脂制造，能够保证达到国家规定的水质卫生标准，不污染储水。而钢板水箱长期使用后，钢板易生锈，给生活用水造成二次污染。钢筋混凝土水箱不易清洗，易长青苔。(5) 强度高、抗震性好 玻璃钢水箱能够经受8级地震而不坏，而钢板水箱和钢筋混凝土水箱则不防震20。(6) 美观 玻璃钢水箱表面光泽、颜色鲜艳、造型独特，可以根据用户需求选型、着色，设计成有装饰效果的水箱，美化城市。(7) 技术经济效益好 玻璃钢水箱的综合经济效益高于钢板水箱和钢筋混凝土水箱。比较结果如表1-1。表1-1 不同材料水箱综合性能的比较Tab.1-1 Different materials tank comprehensive performance comparison材料玻璃钢钢板钢筋混凝土质量最好一般差耐久性最好差最好维护性最好差最好卫生性最好一般较好抗震性最好差差保温性最好差较好防渗性最好最好差耐腐蚀性最好差较好易清洗性最好较好一般多样化美观最好差一般原材料来源最好一般最好原材料费用一般一般最好易施工性最好一般差生产周期最好较好差生产成本较好较好最好11第二章 设计目的及流程2.1 设计目的目前我国主要采用混凝土和钢板水箱，但混凝土水箱的渗漏、结垢，钢板水箱的锈蚀，对水箱的使用造成很大影响，据北京市环保局现场检测，目前我国85%的水箱供水系统，由于水箱的菌藻、锈蚀污染而无法达到供水水质标准。自80年代，普遍采用组装式玻璃钢水箱，解决了上述问题，玻璃钢(FRP)水箱具有无泄漏、无变形、无污染、使用寿命长等优点，并且组装容易、外形美观，可根据用户需要组装成不同吨位的水箱。本论文的主要研究内容是模压法制备玻璃钢屋顶水箱板的设计。涉及的主要学科和知识领域为无机化学、物理化学、材料科学基础、材料科研导论、材料物理性能、复合材料结构力学等。本文要求按照玻璃钢屋顶水箱的使用要求进行材料选择，对产品进行强度设计，熟练掌握SMC模压工艺。水箱安装于屋顶作为城市小高层的二次供水，容积4m3，规格可以选择矩形或圆柱形。外形尺寸可以参照国家标准进行选择和设计，风压载荷参照复合材料制品设计及应用，雪荷按照最大积雪深度30cm计算，不考虑地震载荷。SMC模压板的单板拉伸强度：70MPa，弯曲强度：150MPa，弯曲模量：10GPa，模压板材密度1.7g/cm3。据此进行设计。水箱板块规格有：10001000mm;1000500mm;500500mm。厚度有5mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm。其中5mm厚度板专用做水箱盖板 。模压玻璃钢水箱板，其特征于一块四周带翻边的长方形凹面板，翻边的垂直面通过一个过渡斜面与上部的平面连接，上部平面的中间设置一个下凹的半球形凹面，半球形凹面的边部与过渡斜面的长边相接，半球形凹面的底部与翻边垂直面的底边齐平，翻边垂直面的内侧、平面的反面和半球形凹面的反面所呈现的半球形凸面边缘连接有加强筋，位于翻边垂直面内侧拐角处的加强筋为长加强筋，长加强筋之间分别设置一根短筋，长、短加强筋对称与设置在半球形凹面反面所呈现的凸面与翻边垂直面拐角和翻边垂直面内侧之间。2.2 工艺流程及原料选择2.2.1 玻璃钢屋顶水箱板成型工艺设计(1)模压料制作SMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发及、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱膜剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗砂或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压成型材料。使用时，只需将两面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁切、叠层、加入模具中加温加压，既得所需制品。SMC是干法生产FRP制品的一种中间材料。它与其他成型材料的根本区别在于其增稠作用。在浸渍玻璃纤维是体系粘度较低，浸透后粘度急速上升，达到并稳定在可供模压的程度。根据制品的使用条件，对复合材料的物理性能、抗老化性能及力学性能进行设计，水箱中储存介质为生活用水，使用温度为常温，安装高度为100m，露天，由此可知，所选择的树脂必须保证卫生和耐水性，还要有一定的力学承载能力和抗老化性能。不饱和聚酯树脂为SMC的主要组分。不同原料制成的不饱和聚酯树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品性能、收缩率、表面光洁度都要直接影响。适宜SMC用的不饱和聚酯树脂应满足下列要求：1)低粘度，便于浸渍玻璃纤维；2)易同增稠剂反应，满足增稠要求；3)固化迅速，提高生产效率；4)热强度较高，保证制件脱模时不致损坏；5)有足够的韧性，在制件发生某些变形时不致开裂。辅助剂包括引发剂、交联剂及阻聚剂。1)交联剂 交联剂可与聚酯发生共聚反应，使聚酯大分子间通过交联单体自聚的“链桥”而交联固化，从而改善了树脂固化后的性能。交联剂用量增加，会使树脂糊初始粘度降低。2)引发剂 SMC中引发剂应满足：贮存、操作安全，室温下不分解；制得的SMC贮存期长；达到某一温度时，分解速度快，交联效率高；价格低。3)阻聚剂 不饱和聚酯在室温下会交联聚合，使粘度上升。阻聚剂就是为了防止过早聚合，延长贮存期而加入的。增稠剂的选用原则：1)在制备时，要求粘度很低，以保证树脂对玻璃纤维和填料的充分浸渍；2)当纤维和填料被浸渍后，又要求粘度迅速增高，以适应贮运和模压操作；3)增稠后的坯料，在模压温度下能迅速充满模腔，并使树脂与纤维不发生离析；4)增稠后的粘度，在贮存期内必须稳定在可模压的范围内；5)增稠作用在生产中应该有稳定的重现性。影响增稠效果的因素有很多。1)聚酯树脂酸值的影响 2)增稠剂活性的影响 3)微量水分的影响 4)温度的影响(2)设备与质量控制机械预混法所用设备主要有纤维切割机、捏和机和撕松机。常用纤维切割机为三辊式切割器。改变切割辊刀片可调变切割纤维长度。捏合机的作用是将树脂和纤维混合均匀。捏合过程主要控制捏合时间和树脂粘度。捏合时间愈长，纤维强度损失愈大。时间过短，树脂与纤维混合不均匀。树脂粘度控制不当，既影响树脂对纤维的均匀浸润和浸透速度，也会对纤维强度带来影响。此外，加料量也要适当，最大加料量约为捏合锅内容积的60%70%，过多过少都不能有效捏合。模压料可用手工预混和机械预混方法制造。制备工艺流程如图2-1所示。 玻璃纤维 热处理 切割 混合 撕松 烘干 模压料 树脂调配 图2-1 制备工艺流程Fig.2-1 process flows(3)模压料的工艺性模压料的工艺性主要为模压料的流动性、收缩率和压缩性。影响收缩的因素：原材料的影响 模压料中树脂和添加物的种类和含量直接影响收缩率的大小。模具结构和制品形状的影响 不溢式模具成型制品的收缩率比溢式模具小。成型工艺条件的影响 主要指温度制度与压力制度。2.2.2 玻璃钢屋顶水箱板模压成型工艺模压工艺所制备产品具有以下优点：(1)有较高的生产效率；(2)制品尺寸准确，表面光洁；(3)多数结构复杂的制品可一次成型，无需有损制品性能的二次加工；(4)制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和自动化。但是，模压工艺也存在许多缺点：(1)模具设计制造复杂；(2)压机及模具投资高；(3)制品尺寸受设备限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。由于模压成型工艺具有以上优点，已成为复合材料的重要成型方法。今年来，制品成本不断降低，其使用范围越来越广泛。模压主要设备有压机和模具。压机的作用在于通过模具对塑料施加压力。在橡胶加工中，压机称为平板硫化机。压机的主要参数包括公称吨位、压板尺寸、工作行程和柱塞直径，这些指标决定着压机所能模压制品的面积、高度或厚度，以及能够达到的最大模压压力。模具按其结构的特征,可分为溢式、不溢式和半溢式三种,其中以半溢式用得最多。工艺过程分为加料、闭模、排气、固化、脱模和模具清理等，若制品有嵌件需要在模压时封入，则在加料前应将嵌件安放好。主要控制的工艺条件是压力、模具温度和模压时间。此外，还有一种特殊形式的模压方法，即先将粉状塑料压实，然后从模中取出料坯，放在炉中加热至熔点，使塑料颗粒熔化成一个整体，冷却后得制品或半成品。模压环节分为三部分。(1)预压 为改善制品质量和提高模塑效率等，将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。 (2)预热 为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等，把模塑料在成型前先行加热的操作。(3)模压 在模具内加入所需量的塑料，闭模、排气，在模塑温度和压力下保持一段时间，然后脱模清模的操作。1)原材料的选用纤维增强材料选择 短纤维增强材料多为玻璃纤维、高硅氧纤维，也使用碳纤维、尼龙纤维以及两种以上纤维混杂材料。纤维长度多为3050mm。含量一般在50%60%范围内(质量比)。基体材料选择 应用最普遍的是各种类型的酚醛树脂和环氧树脂。辅助材料选择 是为了使模压料具有良好的工艺性和满足制品的特殊性能要求。2)制造技术复合材料水箱单板主要由RTM成型和SMC模压成型。目前用量最大的是SMC模压成型的单板。以前制造的水箱单板的SMC是热固性不饱和聚酯树脂浸渍25mm左右的短切玻璃纤维，加一些其它增强材料，在金属模具中加热、加压成型。此种水箱单板强度和刚度较差，性能的离散系数也较大。最近开发出含连续纤维和含1250mm短切纤维的SMC料各一层，在金属模具内加热加压使热固性树脂固化。另外，采用连续纤维和热固性不饱和聚酯树脂，混合少量其他增强材料，连续纤维含量达到50%60%，在金属模具中加热加压成型水箱单板。这样的水箱单板强度高，刚度好，性能分散性小，组装水箱更安全，更可靠，而且更经济。水箱单板缺陷见表2-1。表2-1 单板的缺陷Tab.2-1 Veneer defects可见缺陷说明针孔表面上出现的针孔浸渍不良纤维未被树脂浸渍伤痕断裂、裂纹、擦伤外观粗糙间的凸起或纤维裸露气泡由空气积聚形成的表面鼓泡单板理化性能见表2-2。表2-2 单板的理化性能Tab.2-2 Veneer the physico-chemical properties项目性能指标拉伸强度60MPa弯曲强度100MPa弯曲模量7.0GPa巴氏硬度60吸水率1.0%玻璃纤维含量25%SMC组合水箱性能见表2-3。表2-3 SMC组合水箱性能Tab.2-3 SMC combination cistern performance项目要求渗漏性装满水后，无渗漏满水变形装满水后，侧壁最大变形不超过水箱高度1%底部中心最大变形不超过10mm水质符合GB 57492.2.3 模压工艺参数1)温度控制(1) 装模温度 指将物料放入模腔是模具的温度。它主要决定于模压料的品种和质量指标。此外，还应考虑制品结构和生产率。选择装模温度应注意溶剂的挥发温度，在此温度下，应有利于赶出低分子物和使物料易于流动，且树脂不致发生明显的化学变化。为使物料表面温度不致发生突变，应在装模温度下停留一段时间。(2) 升温速度 指由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压工艺，装模温度就是压制温度，不存在升温速度问题。由于模压料本身导热性差，升温过快，在制品中易造成内外固化不均匀而产生内应力，甚至可能导致与热源接触部位的物料先固化，因而限定内部未固化的物料的流动，不能充满模腔，造成废品；升温过慢又降低了生产效率。(3) 最高模压温度 模压温度目前主要依树脂放热曲线来确定。为保证树脂固化反应达到要求的程度，应将模压温度定在180左右。(4) 保温时间 指在成型压力和模压温度下保温的时间。其作用是使制品固化完全和消除内应力。它主要取决于两个因素：一是模压料固化反应的时间(与模压料的种类有关)；二是不稳定导热时间。(5) 后固化处理2)压力制度(1) 成型压力 其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。成型压力主要取决于两个因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸。(2) 加压时机 指在装模后经多少时间，在什么温度下进行加全压。合理选用加压时机是保证制品质量的关键之一。(3) 放气冲模 快速模压不存在加压时机问题。可防止产生起跑、分层等缺陷。玻璃钢水箱毕业论文第三章 设计过程3.1 材料选择单板基体材料为适用于SMC生产的不饱和聚酯树脂。树脂的性能指标应符合GB/T 8237的规定，卫生指标应符合GB 13115的规定。食品级树脂：此类树脂制成FRP制品，经过一定程序处理。可用于食品工业生产、储存的容器。SMC、BMC类树脂：可用于SMC、BMC予混料。有较好的增稠性、浸润性。经加热固化制成汽车配件、水箱板等着色FRP制品。树脂见表3-1。表3-1 SMC、BMC类树脂Tab.3-1 resin of SMC牌号类别粘度pa.s固含量%酸值mgKOH/g胶化时间min弯曲强度Mpa冲击强度KJ/m2热变形温度特性与用途801邻苯0.8-1.261-6516-226-1010660120制做SMC、BMC树脂802间苯0.8-1.259-6316-226-1011070130制做BMCSMC树脂861邻苯1.3-1.563-6615-194-811060140制做SMC树脂适合SMC工艺的为中碱玻璃纤维无捻粗纱。单板增强材料为中碱无捻玻璃纤维及其制品，有关性能应符合JC/T 277及JC/T 281的规定。(1)外观 要求不应有影响使用的污渍、杂质、毛羽等缺陷；其颜色均匀，纱筒应紧密、规则的卷绕成圆筒状，方便退绕。(2)碱金属氧化物含量 无碱和ECR玻璃纤维无捻粗纱应不大于0.8%，中碱玻璃纤维无捻粗纱应为11.6%12.4%。(3)线密度 平均值相当于公称值得允差为：短切类粗纱为8%，其测定值的变异系数应不大于6%；非短切类粗纱为5%，其测定值的变异系数应不大于5%。(4)含水率 应不大于0.2%。(5)浸润剂 除非另有商定，应使用塑料型浸润剂，制造商应标明主要适用树脂。可燃物含量应为标称值的0.2或20%，取范围较大者。(6)断裂强度 应不小于0.30N/tex。(7)硬挺度 短切类无捻粗纱应测定其硬挺度，硬挺度应为80mm200mm，且测定值的极差应不大于30mm。(8)短切率、分散率 短切类无捻粗砂短切率应不小于95%，分散率应不小于95%，单束线密度在15tex及以下的分散率应不小于80%。(9)悬垂度 非短切类合股无捻粗砂，应测定其悬垂度，悬垂度不大于50mm。辅助材料所用的交联剂、引发剂、填料等必须符合GB 9685中的规定。最大使用量 (maximum level) 添加剂在食品容器、包装材料加工时所允许加入的总量，一般以添加剂占总基材质量的百分比表示。最大残留量 (maximum permitted quantity，QM) 添加剂在包装材料最终产品中的最大残留限量，一般以mg/kg或mg/dm2表示。特定迁移限量 (specific migration limit，SML) 添加剂迁移到接触包装材料的食品或食品模拟物中的最大限量，单位为mg/kg。在规定的食品容器、包装材料中，添加剂用具有规定检出限 (detection limit，DL) 的有效分析方法不应被检出。食品容器、包装材料在与食品接触时，在推荐的使用条件下，迁移到食品中的添加剂水平不应危害人体健康。食品容器、包装材料在与食品接触时，在推荐的使用条件下，迁移到食品中的添加剂不应造成食品成分、结构或色香味等性质的改变。使用的添加剂在达到预期的效果下应尽可能降低在食品容器、包装材料中的用量。使用的添加剂应在良好生产规范的条件下生产，产品必须符合相应的质量规格标准。3.2 结构设计3.2.1 玻璃钢水箱结构设计 水箱的长、宽、高应为单板尺寸的整数倍，其高度一般不超过3m。水箱容积为4m3，规格选择矩形。其长宽高，为 ： 2m2m1m。SMC模压水箱容重与自身重量之比为：1:0.10.2。根据计算得，自身重量为400kg800kg。3.2.2 玻璃钢水箱板结构设计单板外形尺寸长宽，一般为：10001000mm;1000500mm;500500mm.厚度有5mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm。其中5mm厚度板专用做水箱盖板 。其特征于一块四周带翻边的长方形凹面板，翻边的垂直面通过一个过渡斜面与上部的平面连接，上部平面的中间设置一个下凹的半球形凹面，半球形凹面的边部与过渡斜面的长边相接，半球形凹面的底部与翻边垂直面的底边齐平，翻边垂直面的内侧、平面的反面和半球形凹面的反面所呈现的半球形凸面边缘连接有加强筋，位于翻边垂直面内侧拐角处的加强筋为长加强筋，长加强筋之间分别设置一根短筋，长、短加强筋对称与设置在半球形凹面反面所呈现的凸面与的翻边垂直面拐角和翻边垂直面内侧之间。选用规格为1000mm1000mm的单板，则上下面各需4块，左右前后面各需3块。水箱盖板专用厚度为5mm，模压板材密度1.7g/cm3。盖板重量为8.5kg，盖板件数为4，则总质量为34kg。此外，其他各面的规格相同，总件数为12，总质量为366kg766kg。每块单板质量为30.5kg63.8kg。计算得每块单板厚度为17.94mm37.53mm。由厚度规格中选取18mm或者20mm。3.2.3 强度设计成型压力是用单位压力表示的。单位压力定义为：制品在水平投影方向上单位面积所承受的力。选用压机时需知压机最大压力、表压、最大允许表压，他们之间关系有下列方程表示：k p1F = p2f (3-1)T = 9.810-2p3F (3-2)p1 = p2 f p39.8 T102 (3-3)式中：p2 制品单位压力，MPa； f 制品水平投影面积，cm2； p1 压机表压，MPa； F 压机柱塞截面积，cm2； k 压机效率系数，粗略计算取k=1； p3 压机允许最大表压，MPa； T 压机最大压力，kN(1kN=0.1吨力)。制品水平投影面积为10000cm2；投料量的计算 投料量为单板质量的1.031.05倍。则盖板投料量为8.755kg8.925kg；其他单板投料量为31.518kg32.13kg。3.2.4 工艺过程(1)压制前的准备 1)模压料预热和预成型 压制前对模压料预先加热处理称为预热。其目的是改善料的工艺性能，如增加流动性，便于装模和降低制品收缩率；同时提高模压料温度，可缩短固化时间，降低成型压力。模压料预热方法有：加热板预热、红外线预热、电烘箱预热、远红外预热及高频预热等。预热时间可按实际需要控制，一般不超过30min。模压料预成型是将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状，然后再进行压制。预成型操作可缩短成型周期，提高生产率及制品性能。一般在预混料模压制品批量生产、使用多腔模具或特殊形状和要求的制品时采用。2)装料量的估算为提高生产效率及确保制品尺寸，需进行准确的装料量计算。装料量等于模压料制品的密度乘以制品的体积，再加上3%5%的挥发物、毛刺等损耗。3)脱膜剂的选用模压中使用的脱膜剂有内脱膜剂和外脱膜剂两类。(2)模压工艺参数在模压过程中，物料宏观上历经粘流、凝胶和硬固三个阶段。微观上分子链由线型变成了网状体型结构。这种变化不会自行进行，而需要一定的外部条件主要为温度、压力以及时间。将模压料高生产率压制成合格制品所需的适宜外部工艺条件就是模压工艺参数。生产上称为压制制度，它包括温度制度和压力制度。温度制度 温度的主要作用是促进树脂塑化和固化。1)装模温度 指将物料放入模腔时模具的温度。其主要决定于模压料的品种和质量指标。此外，还应考虑制品结构和生产率。在此温度下，应有利于赶出低分子物和使物料易于流动，且树脂不致发生明显的化学变化。模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度较低。2)升温速度 指由装模温度到最高压制温度的升温速率。3)最高模压温度 根据放热量可以判断树脂缩聚反应的程度，从而为确定模压温度提供依据。4)保温时间 即热源通过模具向模腔中心传热，使模腔中心部位的模压料温度达到其化学反应反应温度时所需的时间，它不仅与模压料的品种有关，还与制品结构尺寸、加热装置的热效率及环境等有关。5)后固化处理 又是热老化过程，温度过高或时间过长反而使制品性能下降。(2)压力制度包括成型压力、加压时机、放气等。1)成型压力 主要取决于两个因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸。前者显而易见。而后者，即采用相同的模压料，由于制品形状的差异其成型压力可相差倍数。薄壁制品较厚壁制品需要的成型压力大；制品壁越厚，需要的成型压力越大；圆柱形制品较圆锥形制品需要的成型压力大；制品结构越复杂，需成型压力越大；模压料流动方向与模具移动方向相反比相同时需要的成型压力大。2)加压时机 指在装模后经多长时间，在什么温度下进行加全压。最佳加压时机应选在树脂激烈反应放出大量气体之前。3)放气充模 3.3 产品外观设计Catia制图:绘制水箱板步骤为:(1) 构造水箱板外形曲线(2) 退出草图，旋转成型(3) 根据水箱板实体外形，对初步图形修改，进行凸台等基本操作。(4) 绘图完成，进行尺寸标注图3-1 水箱板左视图Fig.3-1 Tank plate Left View图3-2 水箱板的俯视图Fig.3-2 Top view board water tank21第四章 结论与展望4.1 结论玻璃钢水箱质量轻，制造方便，耐腐蚀性好，卫生美观，强度高、抗震性能好，技术经济效益好。具有十分广阔的发展前景。玻璃钢水箱的设计主要包括造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计、安装连接设计和制品检验。需根据设计要求确定玻璃钢水箱的类型和外形尺寸，再根据水箱的存储介质和使用环境对水箱进行性能设计，然后根据水箱的受力情况进行水箱的结构设计，接着由玻璃钢水箱的成型方法和组分材料进行工艺设计，水箱主体和零部件成型后进行安装和连接，玻璃钢水箱完成后对水箱质量进行检验，包括外观检验和物理化学性能的检验，各检测项目合格后方可使用。水箱单板规格1000mm1000mm，水箱盖板厚度5mm，其余单板厚18mm。本设计树脂选用了TM-189，外表层所用胶衣树脂加有紫外线吸收剂；脱模剂采用硬脂酸铅，固化剂采用过氧化苯甲酸叔丁酯，增稠剂选MgO；增强材料是无碱玻璃纤维表面毡，无碱玻璃纤维短切毡，中碱无捻粗纱玻璃纤维布,模压固化温度为145，成型时间为120s设计过程中熟练掌握各种软件。4.2 展望我们与国际先进水平仍有相当大的差距，特别是在技术与产品质量方面，还有很长的路要走。相信在我国玻璃钢/复合材料业界人士的共同努力下，我们一定会迅速缩小这种差距，从而使我国玻璃钢/复合材料工业能对国民经济的发展做出应有的贡献。近年来，玻璃钢水箱已在我国大部分