快速制模技术及应用.pdf

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1、第七章快速制模技术及应用第一节快速制模的基本概念模具工业是制造业的重要组成部分，对国民经济和社会发展将起到越来越大的作用，模具制造的水平已成为衡量一个国家制造能力的重要标志之一。快速制模技术是将传统的制模方法与快速成形技术相结合，使模具制造周期缩短、成本降低、经济效益提高，在精度和使用寿命方面满足生产要求。快速制模的目标是以最快的速度从三维CAD设计模型获得所需要的最终产品零件。随着新的快速成形技术的不断出现，快速制模技术也在不断迅速发展，并成为快速制造的重要组成部分。按照模具的寿命(零件生产数量)，快速制模可以分为：1.用于制作少量原型(4～20件)的硅

2、橡胶模。2.用于小批量生产(100～5,000件)的环氧树脂背衬模和低碳钢一渗铜模。3.用于批量生产(10,000～100,000件以上)的工具钢一渗铜模和电铸镍壳背衬模。按照模具的用途，快速制模可以分为：1．金属铸造模的快速制造。2．塑料注射模的快速制造。3．钣金成形模的快速制造。4．电火花成形电极的快速制造。为了进一步阐明快速成形与快速制模以及各种快速制模技术之间的联系，可通过一张不完整的路线图，描述塑料注射模的快速制造，如图7-1所示。230图7-1快速成形和快速制模的路线从图中可见，快速成形的制件除了作为概念模型或有结构的、可装配的功能模型外，正在

3、迅速发展和具有广阔应用前景的是快速制模领域，即用于制作母模、直接制模和间接制模。将原型作为母模，先浇出硅橡胶模，然后通过在硅橡胶模具中真空浇铸聚亚胺酯复合物，可复制出一定批量的原型。聚亚胺脂复合物具有与大多数热塑性塑料大致相同的性能，生产出的最终零件已经可以满足高级的功能验证和装配测试，以及作为试制产品供展览用。短期或中期使用的热塑性材料注射模可以将原型当作母模，再进行金属喷镀来制作。制作生产模具型腔的其他方法还有：电沉积或金属树脂混合物浇注等。用这些快速制模方法制作出的模具，几乎与传统方式生产的模具一样。快速原型也可以用于间接制模，制作出EDM电极的合适

4、外形。其优点是用快速成形技术制作复杂的电极比用数控加工要迅速得多，而且这种电极在渗透率和磨损率两方面都要比传统方法制作的电极好。直接制作模具型腔是真正意义上的快速制造，可以采用混有金属的树脂材料制成，也可以直接采用金属材料成形。这种模具能够进行1O万次甚至更多次注射。231第二节硅橡胶软模及其应用一、硅橡胶软模1．制作工艺过程硅橡胶模是最常见的软模，主要是试制用模具，也可用于制作过渡模。其制作工艺过程如图7-2所示。图7-2采用硅橡胶模真空浇注零件的过程从图中可见，三维CAD模型转换成为STL文件格式输出给SLA快速成形机，快速成形制成的原型就作为母模。将

5、母模悬挂在框盒中，并在适当位置固定一个用以形成浇注通道的金属柱；然后在常态下或在真空浇注机中倒入混合好的液态硅橡胶，再放到烘箱中固化，就得到硅橡胶模。按照零件的复杂程度设计好分模线，将硅橡胶模切成若干块(至少是上下模两块)，取出母模，最终完成硅橡胶模的制作。当需要复制原型时，把硅橡胶模装配固定后，放入真空浇注机下部的工作室中，并将浇注通道对准漏斗口。真空浇注机上部的搅拌装置，将配制好的材料(如双份聚氨酯塑料)，通过上、下工作室之间的漏斗注入硅橡胶模中：然后取出有塑料件的硅橡胶模，进行脱模，获得聚氨酯塑料坯件；再在烘箱中固化后，就可获得最终的产品。2．真空浇

6、注硅橡胶模的优缺点真空浇注硅橡胶模的优点是：1)制作周期短，可以大幅度缩短产品开发周期。2)制作费用非常低廉。2323)硅橡胶模弹性好，工件易于脱模。4)复制性能好，能够良好地反映母模上的细节，基本上不损失尺寸精度。真空浇注硅橡胶模的缺点是：1)使用寿命不长。对于简单零件，可以用硅橡胶模制作30～40件：对于复杂零件，仅能够制作lO～15件。2)导热性能差。当采用双份聚氨酯反应式塑料时，冷却时间往往是浇注时间的好几倍。3)在压力下硅橡胶模容易变形，不能直接用于注射机生产塑料零件。4)聚氨酯塑料件在性能上与其他塑料还有一定的差别。3．真空浇注机真空浇注机是快

7、速制模的一种基本设备。德国MK-Technology公司、台湾、深圳丰溢均生产不同规格的真空浇注机，深圳丰溢生产的HVC-1型的外观和工作室内部布置如图7-3所示。图7-3深圳丰溢生产的HVC-1型真空浇注机从图中可见，该真空浇注机由上下两个工作室、真空泵和控制系统组成。上工作室中有两个料杯A和B，用于存放不同的材料，料杯A和B都可以作一定角度的转动，以便将材料倒出。在制作聚氨酯塑料零件时，A杯中存放一份聚氨酯，B杯中存放另一份聚氨酯。在真空状态下，待材料中含有的气体蒸发后，将A杯中的聚氨233酯倒入B杯中，并借助搅拌器搅拌均匀，就双组份聚氨酯。下工作室中

8、是一个可升降的工作台，工作台上放置硅橡胶模。上、下两工作室之间有一