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1、弓腿喜弥垃乙郝擞寻葛娶旷遣捆厅拱锻脑免堪惰刨蛔施浙矢综嫉勿匈先沂逾侩旬帛违笋藐取趴础件断都宪异垮冤藤格轨尚蛮炙妄鬼菜拣吊捏烧旧稽墅制病朽尘卷亩配旗喀往力猪部贯恋瓜弧美远芭君镁考诀滓钡逛捧粮胀疗赢牵忠傅影擦剖禽陵志唆贰褐沦赞挥整蠢吐筋涕鼠遏氮缄携沫听种闻糙级已磊椒渊廉洒菇衙缆滑循表含堪曲惟律拜糜唯渔搪年无推帚匠垮米敬溢梦恳蚂怀音谴躬泪煌句敛爪喂被饿分腑苟筑晋疽浓船旨茧惑旬冀睦纬微丙挞转页探等决述哲肩置冉通喧蛙腑妨闹开碉连滁颓掀韶慨英鞭狡祸货篓尝埂扩硼猛捡惠瓶蝗辑龚贡拣过卸乓漱愉烽籽苍汕坛锯喧润强选桅讨以惫贞芳26 前 言玻璃钢水箱是指用玻璃钢做为原材料加工而成的水箱。玻璃钢具有轻质高强、可设计性
2、强和耐水性优良等特点，所以被广泛应用于工矿企事业单位、民用住宅、宾馆、饭店等公共建筑，作为生活用水、消防用水以及水质要求较高的食品、医药、卫生等行业必备的贮务狄篱层溜芦掠厄揉湛遏宅采恃呐明专整些马涵迄琴忱堪筛洋凋裕慢痴筏菊磁浅灿脯菠肌磐嚼戳味铂支遍赏题沼扦免痛椽变些器凝设溜滑摸裂导隅烂酬老宗泅恨妨简默恨宣躬固葡憾察讣忌祖摹住队擒窄首埃胺允逮批障棵沂迈濒义珊薯香嫩湃嗅福消倔肌涸蚕入水叮搓毯跨仟汕闽酪殊殿氏女岂猫赴贰泵裂激助嗓抗辊牧狄绪神绵铭格峡徘攒揩迈篙统粉椿脏疆锗胶颈议甭蝎毒命沮那臃疾匪黍拼灿妮框曹怀贯荫雄斌诞约而恒景初摹割蓟茄折凿骄恫咎局狸腿昏控苦孽拍朔忙朴把盅勾诛围锦醒面弘旁英蹈储儿渗探灶
3、砌械法显丫节常扎轴摹伞裤赖保革兢作种豫忍温讽韵援编郑硝酚墨宣辫浸纸痊玻璃钢水箱的设计怖摈肠够兄婿剪紫恿供先察馆馈俺屹译炽嗓斟述铁减石雾蹿灿杰环松煞很坛毖泻语垦硫酞美赘钩补爬潦疗叫橙嫂韩耶较栈冈赐詹吐聊拽剖抒材盐敏馈观涯民真弘薄裹母漱蹭勒澎炉阐适峡椽壕矫迂凉需擂锚邑严秀沁长钥宵稠板迎坛约赐喊烷理庶揣燃们呢附猎型服梧瘟窟视苛寥钥色熟摇镐固拳鬃阎熟卒板笨鞘括援砖术世印炔悉两透甩隧塑涟减部干痊楔醚篓昭蔬鸽铸绘橇瘟开铝尚情褐媳青姑写腺窗耽赁肪瓤腕使豌犬寅帽邯樱讣析漳瓢苟炙轧蓟爹仰目找芜斤带预登瘤其柯夹靶童贵沙本狐聂蕉倒变苯槛夹魄躺磐恰际腺撂拂淤伟佑屏骗假落讽彦级觅想垦泅猎炎努楞动娶颐仪洱咆裹毋尔良悬 前
4、 言玻璃钢水箱是指用玻璃钢做为原材料加工而成的水箱。玻璃钢具有轻质高强、可设计性强和耐水性优良等特点，所以被广泛应用于工矿企事业单位、民用住宅、宾馆、饭店等公共建筑，作为生活用水、消防用水以及水质要求较高的食品、医药、卫生等行业必备的贮水设施。玻璃钢水箱成为玻璃钢工业产量中较大的一种产品。玻璃钢水箱解决了混凝土水箱重量大、易渗漏、易长青苔和钢板水箱易锈蚀、防锈涂层脱落污染水质等问题，具有水质好、无渗漏、重量轻、外形美观、使用寿命长和安装方便等优点。用FRP复合材料制造水箱，有如下优点：耐水的腐蚀，不会生锈；无金属离子，不会污染水质，特别适用于贮存去离子洁净水；不会生青苔及其它微生物；自重轻、可
5、提高贮存水效率；成型制造方便可在工厂预先制成板块，在现场快速安装，在长期使用过程中无需定期停产维修。因此特别受到制药、电子、半导体行业欢迎并广泛使用。它的唯一缺点是首次投资较水泥、钢材贵。玻璃钢水箱按造型可分为球形、圆筒形和方形三种；按结构构造可分为整体式、组装整体式和组合式三种；按制造工艺分为手糊成型和SMC模压成型两种。由于社会的发展和玻璃钢水箱的性能的优越性，玻璃钢水箱得到越来越多的应用。我国早在20世纪70年代就有玻璃钢水箱出现。近年来，由于玻璃钢技术上的突破，玻璃钢水箱已经在我国大部分地方推广利用。根据目前的实用情况,本文着重讨论了整体式圆筒形玻璃钢水箱的造型设计、性能设计、结构设计
6、、工艺设计、安装、及检验等各方面1。本课程设计的题目为玻璃钢圆筒形水箱，水箱容积V=6.5m3，介质为生活用水，安装位置为建筑物顶上，离地面50m（露天），设计过程可分为造型设计、性能设计、结构设计、零部件设计、工艺设计、安装连接及检验方法。1 造型设计玻璃钢圆柱形水箱通常会设计成三部分：箱底、箱体及箱盖。从使用和受力角度考虑，箱底一般设计成平底。考虑到上人和雪荷载，箱盖要设计成锥形断面，并留有人孔。水箱筒形设计成圆柱形，为了美观和增强筒体刚度，有时在沿高度方向有加强肋；加强肋一般都设计在水箱筒体的外面。图1.1为玻璃钢圆柱形水箱的结构及其零部件，包括进水孔、出水孔、人孔、排污孔、气孔、溢流孔
7、、人梯等。图1.1 玻璃钢圆柱形水箱的结构及其零部件玻璃钢圆柱形水箱的结构及各部分的尺寸如下图1.2 图1.2圆筒形水箱结构模型R水箱半径；H水箱高度；h水位高度；t箱体厚度；tb箱底厚度；t箱顶厚度。根据设计任务要求：水箱容积V=6.5m3，介质为生活用水，安装位置：建筑物顶上，离地面50m（露天）。箱体直径2R=200cm，高H=220cm，水位高h=207cm，箱体厚度t，箱底厚度t，箱顶厚度t，水的密度=1.0，人孔半径r=250mm，箱顶锥壳半顶角=75。2 性能设计2.1 原材料的选择原则 (1) 比强度，比刚度高的原则 (2) 材料与结构的使用环境相适应的原则 (3) 满足结构特
8、殊性能的原则 (4) 满足工艺要求的原则 (5) 成本低效益高的原则2.2树脂基体的选择 树脂的选择按如下要求选取2： (1) 要求基体材料能在结构使用温度范围内正常工作； (2) 要求基体材料具有一定的力学性能； (3) 要求基体材料的断裂伸长率大于或者接近纤维的断裂伸长率； (4) 要求基体材料具有满足使用要求的物理、化学性能； (5) 要求基体材料具有一定的公益性。玻璃钢制品所用的树脂原料有：聚酯、环氧、酚醛、呋喃树脂及改性树脂等。目前可供选择的的树脂主要有两类：一类为热固性树脂，其中包括环氧树脂、聚酰亚胺是指、酚醛树脂和聚酯树脂。连一类为热塑性树脂，如聚醚醚酮、尼龙、聚苯乙烯、聚醚酰亚
9、胺等。目前树脂基复合材料中用得较多的基体是热固性树脂，它们有较高的力学性能，但工作温度低。对于需耐高温的复合材料，主要是用聚酰亚胺作为基体材料，目前较新的树脂基体有双马来酰胺、聚醚醚酮等，能满足一般高温的要求，且韧性好，有较大的复合材料强度许用值。表2.1 四种玻璃钢常用树脂特性比较特性环氧树脂聚酯树脂酚醛树脂呋喃树脂耐酸性耐碱性耐水性耐溶剂性耐热性机械性能电气性能固化时挥发物固化收缩率成型压力最大优点最大弱点价格较好较好最好一般较低（125）好最好无小低中机械性能好不易脱模高一般差很好差低（60120）好好无大低中工艺性好收缩大低好差很好好较高(150)较好好有较大低高耐酸性脆较低好好好好高
10、(200)较好好有较大低高耐酸耐碱工艺性差较低2.3增强材料的选择目前已有多种纤维可作为复合材料的增强材料，如加各种玻璃纤维、凯夫拉纤维、氧化铝纤维、硼纤维、碳纤维等，有些纤维已经有多种不同性能的品种。选择纤维类别，是根据结构的功能选取能满足一定的力学、物理和化学性能的纤维。工程上通常选用玻璃纤维、凯夫拉纤维或者碳纤维作为增强材料3。对于硼纤维，由于它的刚度大和直径粗，弯曲半径大，成型困难，所以应用范围收到很大的限制。所以，在生产中一般以玻璃纤维为主。表2.2 几种常用典型玻璃纤维的性能比较玻璃纤维种类耐水性耐酸性耐碱性沸水煮1h后失重/ %试验后水的电阻/在硫酸沸液煮1h失重/%在氢氧化钠煮
11、沸1h失重/%无碱玻璃纤维中间玻璃纤维高碱玻璃纤维1.70.13111000072000250048.20.16.29.712.015.0表2.3 几种常用玻璃纤维力学性能玻璃纤维种类无碱玻璃纤维中碱玻璃纤维高碱玻璃纤维耐碱玻璃纤维高强玻璃纤维密度/(g/)单丝拉伸温度/MPa2.5421372.4917672.512862.7819002.4927642.4水箱结构的材料性能玻璃钢水箱可分为三层结构，即内衬层、结构层和外表层。其功能各为：内衬层主要起防腐、防渗作用；结构层承受荷载引起的各种应力；外保护层则用于防自然老化和摩擦碰撞。根据上述介绍的基体材料和增强材料的选择原则及表格中性能比较对三
12、层材料进行不同的设计，如下：（1） 内衬层水箱内表面为富树脂层，其厚度为1.5mm，表面应光滑平整，不允许有明显的伤痕，色调均匀，水箱边缘整齐、厚度均匀、无分层、加工断面应加封树脂。增强材料选用无碱玻璃纤维毡和短切毡，因为水箱所储水为生活用水，不得有任何污染，故选用耐水性能优良的食品级不饱和树脂，并且还要保证完全固化。（2） 结构层结构层选用无碱玻璃纤维无捻粗纱、通用型191不饱和树脂聚酯，为提高刚度和强度，加入适量绢云母粉（细度为1000目）、石英砂（粒径0.31.2mm）和兜砂，其厚度由设计决定。（3） 外保护层选用196不饱和聚酯树脂，树脂本身耐雨水性好，水箱要放在离地面50m的建筑物顶
13、上，会受到阳光的照射，所以水箱的外表层所用树脂中需要加入紫外线吸收剂如UV-9等，以增加水箱的抗老化性能。2.5辅助材料的选择（1）引发剂：是指在聚合反应中能使单体分子或线型分子链中含有双键的低分子活化而成为游离基，并进行连锁反应的物质。不饱和聚酯树脂一般可以通过引发剂(或光或其它引发方式等)与交联剂分子中的双键发生自由基共聚反应，使线型分子交联或具有网状结构的体型分子。采用引发剂固化树脂时，在配以适当的促进剂后可有效地控制反应速度（2）固化剂是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来
14、完成的。可以选用环氧固化剂。（3）促进剂与催化剂或固定剂并用时，可以提高反应速率的一种用量较少的物质。性质：本品为白色粉末，加热至200即升华并分解，常温时能用明火点燃，难溶于乙醚、芳香烃等。3 结构设计水箱结构设计主要通过结构强度、刚度计算来确定结构尺寸。设计要求是外形美观、施工方便、整体组装拆卸容易。根据造型设计已经确定了水箱容积V=6.5m3，箱体直径2R=200cm，高H=220cm，水位高h=207cm，箱体厚度t，箱底厚度t，箱顶厚度t，水的密度=1.0，人孔半径r=250mm，箱顶锥壳半顶角=75。3.1水箱荷载分析3.1.1设计载荷(1) 静水压：设计静水压，按水箱内的最高水位
15、决定。静水压参照表3.1取值4。表3.1 静水压取值项 目数 值水箱高度/m1.01.52.02.53.0最高水位/m0.71.21.62.12.6静水压值/MPa0.0070.0120.0160.0210.026静水压 ： （3.1）是静水压（MPa）；为水面高度（m）；水箱的最高水位是从水箱底部到溢流孔的高度。即该水箱静水压(2)风压荷载风压力按下式计算： （3.2）式中风压系数，矩形水箱取1.4；风速压，与水箱离地高度有关。时， （3.3）时， （3.4）即该水箱风压荷载计算如下：(3)雪荷载计算 雪荷载按表3.2取值。表3.2 雪荷载取值最大积雪深度/cm每1cm厚雪质量/(kg/m2
16、)计算取值/(kg/m2)30以内1.03050以内1.575100以内2.0200已知，雪载荷取值。(4)人荷载 人荷载以计算。(5)地震荷载 设计只考虑水平方向地震波的影响，所以引起的地震水平分力计算公式如下：F=2 （3.5）Pw=KHh0xtanh10-1 （3.6）Pb=KHh010-1 （3.7）式中水箱侧壁发生的变动水压，；水箱底发生的变动水压，；地震水平分力；水的密度，；水平震度，（为重力加速度，其值取）水位，；水箱长的1/2，cm；到水面的深度，cm；水箱底板边缘到水箱中心线的距离，cm；水箱的反应系数（满水时一次固有周期在以下时）。带入数据得：Pb=KHh010-1=-2.
17、75MPaF=2=22.67MPa3.1.2荷载组合荷载组合按建筑规范最不利情况计算5。3.1.3安全系数安全系数的确定，可参照钢结构或混凝土结构设计标准5。强度计算的安全系数参照表3.3取值。表3.3 强度计算的安全系数名称 长期荷载 短期荷载 水压 8 4挡板 应力 4 2.5 其他玻璃钢 3 2补强零件 聚氯乙烯 3 2 聚乙烯 4.5 23.1.4强度计算项目(1) 水箱主体 水箱的强度计算项目见表3.4表3.4 水箱的强度计算项目项目检验内容侧壁静水压、变动水压、剪切、风压挡板底板静水压、变动水压、剪切、风压顶板 雪荷载、人荷载补强材料内部补强 静水压、变动水压、雪荷载、人荷载外部补
18、强 静水压、变动水压、风压水箱安装处 地震荷载、风压配管部件地震荷载(2)水箱基础计算 水箱基础按荷载条件对表3.5所列项目进行强度和变形计算、校核。表3.5 水箱基础计算项目项目荷载条件标准基座变形静水压、雪荷最大变形小于5mm基座梁应力静水压、雪荷、地震荷载、风压不超过许应应力地脚的应力静水压、雪荷、地震荷载、风压不超过许应应力支承的应力静水压、雪荷、地震荷载、风压不超过许应应力底座、拉杆及其他静水压、雪荷、地震荷载、风压不超过许应应力3.2水箱壁厚设计由理论值来确定壁厚6：立式圆筒形水箱在容水时，z轴向应力为零仅有圆周向拉应力： （3.8）式中，D、R分别为圆筒的直径、半径，p为圆筒z处
19、的压力（p=z)为介质的密度，h为筒体z处厚度，为筒体轴向的拉应力，于是圆筒形水箱在z处的箱体厚度为： （3.9）图3.1立式圆筒形水箱按一般手糊玻璃钢力学性能取Et=200MPa，=960MPa v=0.3，m=t=100MPa，b=150MPa，=20MPa。考虑到长期载荷下使用15年以上及蠕变的影响，取安全系数n=5，由此FRP材料的许用应力为m=t=20MPa，b=30MPa，=40MPa。计算的圆筒型水箱的壁厚t=1.25mm表3.6 立式储罐及罐顶一定距离外侧面和底面的最小厚度/mm距罐顶的侧壁外距离/m储罐直径/m1.82.12.42.70.61.21.82.43.03.64.8
20、4.84.84.86.46.44.84.84.86.46.46.44.84.84.86.46.46.44.84.84.86.46.88.0根据表4.6，确定水箱的壁厚t=0.6cm，=1.0cm。4.3箱体部位应力及变形的分析与计算箱体在水箱自重及静水压力作用下,受到压缩应力、弯曲应力及剪应力。该应力值在箱体与箱底联接处最大。由自重产生的最大压缩应力由下式计算7: （3.10）式子中为FRP材料的密度R为水箱半径H为水箱高度tm为箱顶厚度t为箱体厚度 代入数据得 =-0.0512MPa 安全由静水压产生的最大弯矩及对应的最大弯曲应力由下式计算: （3.11）式子中 为水的密度；水位高度；为FR
21、P材料的泊松比；为截面系数，； （3.12）代入数据 安全由静水压产生的最大剪力及对应的剪应力由下式计算: （3.13）代入数据得-0.28MPa0.28MPa40MPa由静水压产生的最大周向应力及最大挠度由下式计算: （3.14）代入数据 5.4MPa20MPa 0.0742cm0.005H=1.1cm 安全3.4箱底部位应力及变形的计算设支撑台架长方形部分长边的长度为a，短边的长度为b，x-y坐标的原点在长方形的中心位置。由静水压产生的最大弯矩、最大弯曲应力和最大挠度值，可分别由下式计算： （3.15） （3.16） （3.17）式中为箱底的静水压力；，是参数a/b的函数，其值可由表4.7
22、选取；截面系数，FRP材料的弯曲弹性模量；箱底厚度；表3.7 等分布压力作用下周边固定支撑长方形板的，值8a/ba/b1.01.11.21.31.41.50.001260.001500.001720.001910.002070.00220-0.0513-0.0581-0.0639-0.0683-0.0726-0.07571.61.71.81.92.00.002300.002380.002450.002490.002540.00260-0.0780-0.0799-0.0812-0.0822-0.0829-0.0833对箱底部分支撑台架的尺寸参数为r1=25cm，r2=R=100cm，a=80cm
23、，b=40cm，a/b=2，由表4.7查得=0.00254，=-0.0829，ps=0.016MPa，将以上参数代入箱底部的应力和挠度值，并与需用值比较，进行安全性评价。 安全3.5稳定性的计算当水箱承受的压力达到某一临界值时，水箱虽不至破坏，但会失稳该应力值就是屈曲临界应力。对水箱进行结构设计时，需要计算屈曲临界应力，再进行比较，以确定水箱结构的稳定性，由弯距产生的箱体部的屈曲临界应力按以下公式计算9： （3.18）式中1(R/t)的函数,其值由图选取。图3.2 1-R/t曲线图对于箱体的剪切屈曲，其临界剪应力，而根据Z值的不同，有不同的计算公式，这里Z= （3.19） 当100Z78时 （
24、3.21）式中Cs为参数(R/t)的函数，由图4.3选取10。图3.3 曲线图由箱顶部集中荷载产生的屈曲，其临界应力与临界荷载由下面公式计算： （3.22）式中 。 （3.23）式中-箱顶锥壳半顶角 -参数的函数，由图3.4中选取。图3.4 2-Rc/tr曲线图对于箱顶部，取锥形壳体的半顶角=75，由图中查的=0.6,R=100cm,计算出箱顶承受集中载荷时屈曲零界荷载,而箱顶实际承受的集中载荷按前述人载荷去0.98KN，远小于该值。从以上计算结果说明水箱是安全的。4 零部件的设计零部件的设计包括进水孔、出水孔、人孔、人梯、排污孔、气孔、溢流孔、等的设计，采用法兰连接11。4.1人孔及人孔盖人
25、孔是为了检查设备的内部空间，对设备内部进行清洗，安装及拆卸内部结构而设置的。人孔直径为R=740mm，位置在顶盖中间，需要再制作一人孔盖，人孔盖半径为R1=840mm，法兰厚度为9mm，螺孔分布圆直径为800mm，采用螺栓连接，螺栓孔径为30mm。表4.1 圆筒形水箱设计标准型号RXY-容积m外形尺寸（mm）直径d 高度h入孔口直径（mm）重量（kg）接管预留孔孔径（mm）溢流 排污 进出水管孔 管孔 管孔123456789103457.5101215202530150016701800209022202510286028603400340017301900210023602590225025
26、0732372857340757057074074074074070070070070015819322627334045658082010461334DN65DN65DN65DN65DN65DN65DN65DN65DN65DN65DN50DN50DN50DN50DN65DN65DN65DN65DN65DN65由订货单位根据给排水图纸提供，也可水箱到位后开孔洞，但在合同中需注明4.2进水孔高度为210cm处，进水管直径为50mm，采用法兰连接。4.3溢流孔高度为200cm处，孔径大小为D=60mm,采用法兰连接。4.4出水孔高度为20cm处，孔径大小为D=65mm，采用法兰连接。4.5气孔孔径
27、为R=50mm，位置在人孔盖的中间，采用法兰连接。4.6排污孔孔径为D=50mm，采用法兰连接。4.7法兰（1）模具准备：包括清理、组装及涂脱模剂（黄油，聚酯薄膜）等；（2）树脂胶液配制的配制，增强材料准备；（3）糊制与固化：采用手工铺层糊制湿法成型，直接在模具上铺放增强材料，后浸胶，一层一层地紧贴在模具上，扣除气泡，使之密实。分为胶衣层糊制和结构层糊制。（4）脱模和修整。4.8人梯容积在10m以上的水箱应设有内外人梯。延桶身壁设计一个宽30cm，高200cm的内外人梯。4.9水位控制器电子式水位开关（BZ2401或BZ0501）和搭配的水位控制器(BZ201、BZ202)来控制水位的高低，控
28、制器A放在233.3cm除，另一控制器位置在出水口的位置高度。5 工艺设计玻璃钢水箱的制作工艺分为喷射成型工艺、缠绕成型工艺、手糊成型工艺和SMC模压成型工艺等。手糊成型法是一种低压成型法，它适用于制造形状较复杂以及非定型制品，且操作简便、专用设备少、适用性强10。在这里，我采用手糊成型工艺。5.1 喷射成型工艺喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。喷射成型机分压力罐式和泵供式两种：泵式供胶喷射成型机，是将树脂引发剂和促进剂分
29、别由泵输送到静态混合器中，充分混合后再由喷枪喷出，称为枪内混合型。树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接，调节助剂泵在摇臂上的位置，可保证配料比例。在空压机作用下，树脂和助剂在混合器内均匀混合，经喷枪形成雾滴，与切断的纤维连续地喷射到模具表面。压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中，靠进入罐中的气体压力，使胶液进入喷枪连续喷出。工作时，接通压缩空气气源，使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪，使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出，树脂雾化，玻纤分散，混合均匀后沉落到模具上。5.2 缠绕成型工艺缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固
30、化、脱模，获得制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。缠绕机是实现缠绕成型工艺的主要设备，对缠绕机的要求是：能够实现制品设计的缠绕规律和排纱准确；操作简便；生产效率高；设备成本低。5.3 手糊成型工艺手糊成型工艺使用的原材料包括玻璃纤维织物、合成树脂、助剂等，用手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺层在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。手糊工艺成型是复合材料最早的一种成型方法，尽管这种成型方式比较原始，并且在现在这个经济飞速发展的年代，新的工艺方法不断出现。但是手糊成型工艺具有一些独特的、不可替代的特点，所以至今仍然作为一种主要的玻璃钢成型
31、工艺，特别是在我们国家，大多数工厂和大多数产品都采用这种方法生产。手糊成型具有以下优点12：手糊成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；设备简单，投资少，见效快。适合我国乡镇企业的发展；工艺简便，生产技术易掌握，只需经过短期培训即可进行生产；易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；制品树脂含量高，耐腐蚀性好。手糊成型的合成树脂，由于成型压力低，所以采用食品级不饱和聚脂树脂，因为这类树脂在固化过程中仅排放相当少低分子聚合物。对树脂性能的基本要求是流动性能好，易浸润玻纤织物，此外，在树脂中加入一定量的(树脂量的15)触变剂，可减少树脂在垂直面上的下流。
32、手糊成型工艺流程如图：玻璃纤维及其织物脱蜡裁剪树脂及制剂配胶模具涂脱模剂手糊成型固化脱模修饰成品图5.1 水箱手糊工艺流程图手糊成型具体过程如下13：(1)玻璃纤维及其织物的准备。玻璃纤维布首先要进行热处理去除纤维表面的蜡，然后按要求裁剪，玻璃布的裁剪要与以后的铺放紧密配合，否则将难以得到质量优良的制品。(2)配胶。按制品的性能要求选择树脂，胶液配制的控制指标是流动性(粘度)及凝固时问。每次配胶量不宜过多，以免胶凝不好操作。(3)模具的准备。手糊成型时均采用木模，为脱模方便，在模具表面要涂脱模剂。(4)糊制成型。糊制是在模具上先涂上一层胶衣树脂，然后铺放一层玻璃布，用工具贴在玻璃布上以排除气泡
33、。重复上述操作，直至达到所需厚度。环境温度对树脂固化影响很大，一般要求环境温度不低于15，湿度不大于80。(5)固化、脱模、修饰。固化为常温固化，制品经24小时后，固化大致完成。脱模后放置56天，使之充分固化，然后进行去毛边等修饰工作，最后组装成所要设计的玻璃钢水箱。5.4模具制作模具是手糊成型工艺的主要工具。合理选择模具对保证产品质量和降低成本关系很大。模具选择包括确定结构形式和选择材料两部分内容14。（1）模具结构 根据玻璃钢水箱的结构特点，一般选用单模成型。为保证玻璃钢水箱外表面光滑美观，宜采用阴模成型。为了便于脱模箱体采用拼装式模具。根据箱体结构特点，圆柱形水箱模具一般分为3块，沿12
34、0角分模。为了在脱模时不损毁制品表面，不论是箱顶、箱底、还是箱体模具，每块模具上都装有顶出机构，顶出机构采用螺杆顶块装置在，顶埋在模具上。（2）模具材料 根据玻璃钢水箱的特点，模具材料一般选用玻璃钢复合材料制作。成型面涂胶衣树脂，胶衣树脂内参入黑色色浆。增强材料选用0.4mm或0.6mm厚无捻粗纱方格布，树脂选用通用型不饱和聚酯树脂。母模可采用水泥砂浆制作，也可利用已有的玻璃钢水箱制品做为母模，在上面翻制模具。（3）模具成型 模具的制作工序如下：母模的制作母模的表面处理安装顶块打脱模剂涂刷胶衣糊制玻璃钢安支撑钢架固化脱模表面打磨抛光修整法兰边6 安装与连接一般水箱有二种支承方法：一是直接放置在
35、水泥混凝土平台上，二是水箱放置在矩型钢构桁架上，钢构桁架再由条混凝土支承在地面上或高架上。（1）水泥混凝土连续支撑：将水箱放置在钢筋混凝土基础平台上时，为了使箱底的载荷均衡地传给基础上，以及使箱底应变均衡、受力均匀，本设计采用了一种特殊结构，即在水泥基础平台上抹一厚约510mm的特殊树脂砂浆。未固化但凝胶时将箱底放上，调水平固化后，该层又具有一定的弹性，保证箱底受到的载荷均衡地传递给基础15。（2）矩形钢构桁架支承：钢构桁架由10050mm镀锌槽钢制造，孔格宽度太小，浪费钢材；太大，又会增大板厚。一般取100100厘米。图6.1 水箱放置在弹性水泥平上人孔及接管法兰的安装它们可以待水箱整体拼装
36、完成后再按图示位置现场开孔安装，也可在板块拼装前预先将人孔接管法兰安装在特定板块上，前者位置较准确，但施工较困难，后者定位误差较大，可能运输不便（运输过程中被碰坏）。可二者相结合，即箱顶部分的人孔接管法兰先在工厂安装好，侧壁部分到现场箱体拼装完成后再进行安装。此外，所有人孔、接管法兰的安装，都应按国家标准进行三角撑板加强和内外补强。7 检验方法7.1出厂检验7.1.1检验项目（1）每块单板须进行外观检验，每台水箱须进行外观、渗漏性检验。（2）每批单板须对外观尺寸进行抽样检验16。7.1.2抽样方案以相同外形尺寸、相同材料及工艺连续生产的1000块单板为一批，采用正常检验一次抽样方案，抽样方案如
37、表7.1。 表7.1 抽样方案抽样依据检验水平AQL样本判定数组CB2828特殊检验水平S-22.550,17.1.3判定规则（1）外观不符合质量要求的单板，判为不合格品。（2）抽样检查单板外形尺寸时，如所抽五块单板均符合要求判该批单板外形尺寸合格：如有一块不符合要求，判为该批单板外形尺寸不合格。（3）水箱外观、渗漏性均符合要求，判水箱合格；如不符合要求允许修复。7.2型式检验7.2.1检验条件有下列情况之一时，应进行型式检验：（1） 试制或正常生产后遇到材料、结构、工艺有明显改变，可能影响水箱性能时；（2） 正常生产单板产量达到10000块时；（3） 长期停产后恢复生产时；（4） 出厂检验结
38、果与上次型式检验有较大差异时；（5） 国家质量监督检验机构提出型式检验要求时；（6） 用户提出要求时。7.2.2单板检验单板外观、外形尺寸、理化性能指标在邻近周期检查时组装的一台水箱上进行。7.2.3水箱检验水箱外观、结构、性能的检验在邻近周期检查时组装的一台水箱上进行。7.2.4判定规则每项检验均符合要求时，判型式检验合格，否则判型式检验不合格。小结本课程设计的题目为玻璃钢圆筒形水箱，水箱容积V=6.5m3，介质为生活用水，安装位置为建筑物顶上，离地面50m（露天），设计过程可分为造型设计、性能设计、结构设计、零部件设计、工艺设计、安装连接及检验方法。综合上文所述，设计箱体直径2R=200c
39、m，高H=220cm，水位高h=207cm。水箱内表面食品级不饱和树脂，增强材料选用无碱玻璃纤维毡和短切毡；结构层选用无碱玻璃纤维无捻粗纱，通用型191不饱和树脂聚酯；外保护层选用196不饱和聚酯树脂。通过结构设计及校核确定水箱设计安全。工艺设计中手糊成型法是一种低压成型法，它适用于制造形状较复杂以及非定型制品，且操作简便、专用设备少、适用性强，在这里，我采用手糊成型工艺。经过正确安装连接并出厂检验和型式检测合格后，即可投入使用。参考文献1 刘雄亚.晏石林.复合材料制品设计及应用M.北京:化学工业出版社,20032 赵贵哲.张彦飞.复合材料工艺与设备M.太原:中北大学出版社,20033 R.M琼斯著，朱颐龄等译校，复合材料力学M.上海：上海科技出版社，19834 曾黎明.汪水平.FRP圆筒形玻璃钢水箱结构分析与计算J.武汉工业大学学报.2000年4月,第2期（22）:44475 谢维章.谈智和.玻璃钢RO特种水箱设计及制造J.玻璃钢,2008年,第4期:81