装载机驾驶室SMC 顶护盖设计

谭世颖

（广西柳工机械股份有限公司，广西柳州，545007）

摘要：驾驶室顶护盖轻量化的必要性。SMC 因其良好的各项性能成为取代部分金属材料的首选。本文介绍了SMC 顶护盖的设计要求、SMC 成型模具的设计及工艺，以及制造过程出现的缺陷和解决办法。

关键词：SMC 顶护盖设计；轻量化；模具；生产工艺；缺陷；对策

Loader Cab SMC top cover design

Tan Shiying

(Liugong Machinery Co.,Ltd，545007)

Abstract ：Cab roof cover lightweight necessity. SMC because of its good performance to become the first choice to replace part of the metal material. This article describes the SMC top cover design requirements, defect SMC mold design and process, as well as manufacturing processes and emerging solutions.

Keywords ：SMC top cover design ； lightweight ；molds ；production process ；defects ；countermeasures

某装载机驾驶室A、D 柱有开裂现象，经有限元分析，发现主要是钢制顶护盖过重引起的，驾驶室颠簸和振动时间久了导致立柱疲劳开裂，驾驶室的顶护盖轻量化成为必然。

SMC 以其良好的机械性能、耐腐蚀性、密度小、高效率、工程设计灵活等特点在各行各业得到广泛的应用，例如汽车、工程机械等。装载机工况复杂，常会遇到高空落物以及物料从铲斗飞出落在驾驶室顶上，顶护盖起到保护司机免受伤害的作用，因SMC 优异的隔热性能，顶护盖还有遮阳隔热的作用。经过综合对比分析和试验，选择SMC 作为顶护盖轻量化的材料。

1 装载机驾驶室SMC 顶护盖设计

1.1 零件壁厚设计要求

SMC 顶护盖的零件壁厚设计首先要满足零件强度要求，兼顾零件成本，因此零件壁厚设计为4mm。同时SMC 采用的是热固化工艺，零件壁厚差异大会导致固化速度不均匀，整个制品的固化时间将延长，生产效率降低，同时导致残余应力产生，引起缩印，因此设计零件时零件各区域的壁厚最好均匀，无法做到均匀时局部位置厚度差不要超过2.5~3.5mm。SMC 顶护盖主体壁厚为4mm，当初考虑安装孔处的强度要很大，起初特地增加SMC 顶护盖安装孔处金属嵌件周边的材料厚度，厚度达16 mm（图1），因为厚度差异过大最终导致顶面出现明显缩印，此处的固化时间也比主体其它部分的固化时间长150 秒左右。改进顶护盖安装孔处的结构，用六条放射状的加强筋代替原来的厚结构后（图2），解决了缩印问题，把固化时间减短到和顶护盖其它主体部分的固化时间同步，提高了生产效率和降低生产成本，又满足强度要求。

图1 原结构 图2 改进结构

1.2 脱模角度设计要求

一般来说，脱模角度过小的话，脱模阻力大且制品表面易拉伤，对于脱模而言，如果结构允许，脱模角越大越好，顶护盖制品深度大的地方脱模角度设计为不小于8°，深度浅的地方脱模角度设计为2~4°。

1.3 加强筋的设计

除了前面分析的局部厚度差异大引起缩印外，加强筋的厚度设计也很关键。与主体壁厚相比，如果加强筋太粗，零件表面会被强大的加强筋拉出缩印现象；加强筋太薄，材料难以流动到模具薄腔处，造成成型不充分产生缺陷及筋条顶部强度不足。一般来说加强筋的底部厚度设计为零件壁厚的3/4 为佳，脱模角度单边要求达到1°，降低脱模阻力。驾驶室顶护盖背后设计有很多网格状的加强筋，加强筋相交有三种结构：直接相交，图3 ；通过圆柱结构相交，图4 ；通过管壁状结构相交，图5。顶出位置设计在加强筋相交处，因相交处强度大，可防止顶出变形。

图3 图4 图5

2 顶护盖模具设计重点

2.1 预埋嵌件的结构设计

SMC 的树脂固化后右脆性，安装孔处压力过大会使树脂崩落，因此制品的安装孔处要嵌入金属嵌件，通过金属嵌件来传递紧固螺栓的预紧力，由于金属嵌件和SMC 之间的粘接力不是很大，金属嵌件容易脱出或者转动，因此金属嵌件应该有防脱出结构（图6）和防转动的结构（图7）。

图6 防脱的槽结构 图7 防转的槽结构20

设计与研发

2016.10