快速模具

由于硅橡膠材料的成本較高，因此人們研究了一種通過(guò)與石膏混合制作硅橡膠模具的工藝方法，就

是我要介紹的經(jīng)濟(jì)型硅橡膠模的制作的工藝方法

利原型進(jìn)行必要的清理和處理后放置到平臺(tái)固定好，制作并同定?？?，使原型周圍距?？虻木嚯x均勻.在?？蚱桨灞砻鎯?nèi)涂刷脫模劑.

在原型表面貼粘土或橡皮泥，然后將配好的石膏漿澆注到?？蛑校酀{固化后，再去掉粘土或橡皮泥層。粘土原型上的粘土或橡皮泥要清洗干凈，以免影響模具的表面質(zhì)量。

根據(jù)粘土層的體積，計(jì)算所需調(diào)配的硅橡膠體積，再加上-定的損耗，進(jìn)行硅橡膠的調(diào)配。調(diào)配均勻后，放入抽真空裝置中排除硅橡膠混合中的氣泡。脫泡后進(jìn)行硅橡膠撓注。

將澆注好的硅橡膠模具在室溫下固化或加熱固化。待硅橡膠不粘手后，取出原型，繼續(xù)在室溫下或加熱硅橡膠充分固化。

取出原型后，如果發(fā)現(xiàn)模具有少量缺損，可以用新調(diào)配的硅橡膠修補(bǔ)，并經(jīng)固化處理即可。這是采用經(jīng)濟(jì)硅橡膠模真空澆注制作的樹(shù)脂產(chǎn)品。

電弧噴涂制模的思想起源于20世紀(jì)60年代提出的凈形熱噴涂成型(Net-shapethermalsprayforming)，

基本過(guò)程是將熔化的金屬霧化，高速噴射沉積于基體上，所獲制件的形狀與基體相對(duì)應(yīng)，是一種集材料制備與成形于一體的制造方法。電弧噴涂制造模具的最初構(gòu)想就是在塑料制品原型或木材、蠟、石膏等模型上噴涂一定厚度的金屬涂層，然后把涂層從基體上取下來(lái)，這就得到了可以復(fù)制原模型的模具型腔。這種技術(shù)具有制模工藝簡(jiǎn)單，制作周期短，模具成本低等顯著特點(diǎn)，特別適用小批量、多品種的生產(chǎn)使用。 電弧噴涂的工序大致可以分為五個(gè)步驟:

清理模型表面、刷脫模劑模型可由許多材料制成，包括木材、塑料、石膏、橡膠等。模型準(zhǔn)備個(gè)最主要的是涂抹脫模劑。脫棋劑在制模中的作用是兩個(gè):首先，它對(duì)噴涂到基體上的金屬顆粒育粘結(jié)作用，否則金屬顆粒將不能牢固地吸附在模具表面而易脫落:其次，防止金屬涂層對(duì)模型的過(guò)熱燒損、變形、粘附，起到隔熱、脫模的作用。將脫模劑均勻地涂在模型表面，并使其干燥成膜。

待脫模劑干燥以后，在最佳的噴涂參數(shù)情況下，可以開(kāi)始在模型上噴涂金屬，噴涂時(shí)應(yīng)保證使噴槍連續(xù)運(yùn)動(dòng)，防止涂層過(guò)熱變形，涂層厚度一般可控制在2-3mm。

如果模具在工作中要受到內(nèi)壓力或模具必須安裝在成型機(jī)上工作，模具必須有骨架結(jié)構(gòu)且制成的骨架應(yīng)帶有填料。模具框架制作應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題:第一，使模具框架材料與涂層材料以及填料的熱膨脹性能相匹配:第二，框架的外形尺寸及注射口的選擇要根據(jù)具體的注射塑機(jī)型號(hào)確定。

由于在塑料制品生產(chǎn)中，要求模具有良好的導(dǎo)熱、散熱能力，因此在選擇澆注填充材料時(shí)，應(yīng)使填充材料具有較高的熱導(dǎo)率和較低的凝固收縮率，同時(shí)模具在一定的溫度和壓力下工作，所以要求填充材料應(yīng)具有較高的執(zhí)比強(qiáng)度和耐磨性能。一般地?fù)竦奶畛洳牧蠟榄h(huán)氧樹(shù)脂與鋁粉、鋁顆粒等金屬粉末的混合物環(huán)氧樹(shù)脂使?jié)沧⒉牧蠂娡繗んw、模具框架有很高的結(jié)合強(qiáng)度，有色金屬粉末可以提高模具的導(dǎo)熱性能，為提高模具的抗磨損性能可在填料中加入鐵粉，另外在澆注填充材料時(shí)刻安放冷卻管，加強(qiáng)模具的散熱性能.

如果在模型準(zhǔn)備階段做得比較合適，脫模不會(huì)很困難。脫模后要把殘留在金屬涂層表面的脫模劑清洗干凈。然后再根掘不同的需要，可以對(duì)模具進(jìn)行拋光等后期制作。先把模型按上、下模的分型面準(zhǔn)確地放置在底板上，并用毛刷在模刑表血均勻地棕一層脫模劑;待脫模劑成膜后，在模型表面開(kāi)始噴涂金屬，一直達(dá)到所需的涂層厚度為止;把準(zhǔn)備好的金屬框架放好，框架與底板之間必須密封，這樣在倒入境料時(shí)才不會(huì)泄漏，然后澆注填充材料;待澆注液固化后，將半模倒轉(zhuǎn)，移去底板和可塑性材料。

按功能用途可分為塑料模、鑄型模、沖壓模、鍛造模及石墨電極研磨母模。按制模材料可分為簡(jiǎn)易模也稱 作軟模、經(jīng)濟(jì)模或非鋼制模和鋼制硬模根。據(jù)不同的制模工藝方法,快速模具可分直接快速模具和間接快速模具。塑料模、鑄型模、沖壓模、鍛造模及石墨電極研磨母模。這些我們都比較熟悉，所以在這里就不講了，我先為大家介紹一下軟質(zhì)和硬質(zhì)快速模具技術(shù)。軟質(zhì)模具因其所使用的軟質(zhì)材料(如硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂等)有別于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料而得名，目前提出的軟質(zhì)模具制造方法主要有硅橡膠澆注法、金屬噴涂法、樹(shù)脂澆注法等。軟質(zhì)模具生產(chǎn)制品的數(shù)量一般為50~5000件，對(duì)于上萬(wàn)件乃至幾十萬(wàn)件的產(chǎn)品，仍然需要傳統(tǒng)的鋼質(zhì)模具。硬質(zhì)模具指的就是鋼質(zhì)模具，利用RP原型制作鋼質(zhì)模具的主要方法有熔模鑄造法、陶瓷型精

基于RP原型的一次轉(zhuǎn)換澆注法制膜工藝流程圖

密鑄造法、電火花加工法等。

基于快速原型的快速模具制造的方法:首先是先通過(guò)RP原型制作母模，然后再通過(guò)一次轉(zhuǎn)換制成模具型腔，這樣就可以澆注成型產(chǎn)品，當(dāng)然如大家看到的也可以經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換和電極的方法來(lái)得到。

硅橡膠模具快速制造技術(shù)即使屬于軟質(zhì)模具也是間接制模，硅橡膠模具制造工藝是一種比較普及的快速模具制造方法。由于硅橡膠模具具有良好的柔性和彈性，能夠制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無(wú)拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽類的零件，制作周期短，制件質(zhì)量高，因而備受關(guān)注。

(1)原型表向處理。RP法制作的原型在其疊層斷層之間一般存在臺(tái)階紋或縫隙，需進(jìn)行打磨和防滲與強(qiáng)化處理等以提高原型的表而光滑程度和抗?jié)窦c抗熱件等。只有原型表面足夠光滑，才能保證制作的硅膠模型胖的光潔度，進(jìn)而確保翻制的產(chǎn)品只有較高的表面質(zhì)量和便于從硅膠模中取出。

(2)制作型框和固定原型。依據(jù)原型的幾何尺寸和硅膠模膠的要求設(shè)計(jì)澆注型框的形狀和尺寸，型框的尺寸小適中。在固定原型之前，需確定分型面和澆口的位置分型面和澆口位置的確定是十分重要的，它直接影響著澆注產(chǎn)品能者順利脫模和產(chǎn)品澆注質(zhì)量的好壞。當(dāng)分型面和澆口選定并處理完畢后，便將原型固定型框中。

(3)硅橡膠計(jì)量、混合并真空脫泡。硅橡膠用量應(yīng)根據(jù)所制作曲型柜尺寸和硅橡膠的比重準(zhǔn)確計(jì)量。將計(jì)量好的硅橡膠添入適當(dāng)比例的硬化劑，攪拌均勻后進(jìn)行真空脫泡。脫泡時(shí)間應(yīng)根據(jù)達(dá)到的真空度來(lái)掌握。

(4)硅橡膠澆注及固化。磚橡膠混合體真空脫泡后澆注到已固定好原型的型框中。在澆注過(guò)程中，應(yīng)掌握一定的技巧。硅橡膠澆注后，為確保型腔充填完好，再次進(jìn)行真空脫泡。脫泡的目的是抽出澆注過(guò)程中摻入硅膠中的氣體和封閉于原型空腔中的氣體，此次脫泡的時(shí)間應(yīng)比澆注前的脫泡時(shí)間適當(dāng)加長(zhǎng)，具體時(shí)間應(yīng)根據(jù)所選用的硅橡膠材料的可操作時(shí)間和原型大小而定。脫泡后，硅膠?？勺孕杏不蚣訙赜不?。加溫硬化可縮短硬化時(shí)間。

(5)拆除型框、刀剖開(kāi)模并且取出原型。當(dāng)硅橡膠模硬化后，即可將型框拆除并去掉澆道棒等。參照原型分型面的標(biāo)記進(jìn)行刀剖開(kāi)模，將原型取出，并對(duì)硅橡膠模的型腔進(jìn)行必要清理，便可利用所制作的硅橡膠模具在真空狀態(tài)下進(jìn)行樹(shù)脂或塑料產(chǎn)品的制造。

傳統(tǒng)的采用鍛件或型材通過(guò)機(jī)械加工獲得模具的方法,其設(shè)計(jì)加工周期長(zhǎng),生產(chǎn)成本高,特別是對(duì)形狀復(fù)雜或 具有內(nèi)腔的模具,鍛造和加工都很困難,甚至不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對(duì)模具技術(shù)的要求越來(lái)越高綜觀現(xiàn)代模具技術(shù),正向如下的方向發(fā)展:

(1)高精度現(xiàn)代模具的精度要求比傳統(tǒng)的模具精度至少要高一個(gè)數(shù)量級(jí);

(2)壽命長(zhǎng)現(xiàn)代模具的壽命比傳統(tǒng)模具的壽命高出一倍如現(xiàn)代模具一般均可達(dá)到萬(wàn)次以上,最高可達(dá)億次之多;

(3)高生產(chǎn)率由于采用多工位的級(jí)進(jìn)模、多能模、多腔注塑模和層疊注塑模等先進(jìn)模具,可以極大地提高生產(chǎn)率,從而帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益如用四工位的注塑模生產(chǎn)塑料汽水瓶,每小時(shí)可生產(chǎn)萬(wàn)件以上;

(4)結(jié)構(gòu)復(fù)雜隨著社會(huì)需求的多樣化和個(gè)性化以及許多新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用,對(duì)現(xiàn)代模具的結(jié)構(gòu)形式和型腔的要求也日益復(fù)雜，若采用傳統(tǒng)的模具制造方法,不僅成本高,生產(chǎn)率低,而且很難保證模具的質(zhì)量要求。 2傳統(tǒng)模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，根本不能滿足市場(chǎng)對(duì)模具的要求,所以,長(zhǎng)期以來(lái)快速、靈活地生產(chǎn)低成本、高壽命,符合使用要求的模具成為模具制造業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題將即技術(shù)應(yīng)用到模具制造中,形成一種全新的模具制造技術(shù)-基于的模具快速制造好記技術(shù),正在成為技術(shù)的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

電弧噴涂模具的基本結(jié)構(gòu):電弧噴涂模具的基本結(jié)構(gòu)可分為三部分，即金屬噴涂層、背襯層和鋼結(jié)構(gòu)部分。就鋅合金模具而言，其模具的噴涂層由鋅合金微滴構(gòu)成，噴涂時(shí)鋅合金絲材受熱熔化后經(jīng)壓縮氣體霧化形成金屬微滴，微滴噴射撞擊在過(guò)渡模表面上，固化形成一層堅(jiān)硬致密的金屬殼層，構(gòu)成模具型腔的表層，其厚度一般為2~3mm。噴涂層雖然具有一定的強(qiáng)度、硬度、表面粗糙度和良好的導(dǎo)熱性能，并能非常精確地復(fù)制原型的形狀，但由于其厚度較薄，還無(wú)法單獨(dú)承受成形壓力，因此不能直接作為模具，必須進(jìn)行背襯補(bǔ)強(qiáng)。背襯層主要起支撐和增加強(qiáng)度的作用。常用的背襯材料有樹(shù)脂砂、環(huán)氧樹(shù)脂、低熔點(diǎn)合金等。如:模具需冷卻，在澆鑄背襯材料前應(yīng)在背襯層內(nèi)將冷卻管道埋設(shè)好，凝固后即固定在模具中。鋼結(jié)構(gòu)主要包括模架、?？?、鑲嵌件等鋼質(zhì)構(gòu)件。電弧噴涂模具能夠合理利用各種性能材料，從外到內(nèi)，材料呈梯度分布。這是傳統(tǒng)制模方法所不能做到的。表面防護(hù)劑表面防護(hù)劑一般選擇聚乙烯醇。水溶性聚乙烯醇既可用傳統(tǒng)方法溶成液體噴涂，也可用軟刷涂刷。噴(刷)時(shí)，宜薄不宜厚，而且應(yīng)干透后再噴涂金屬。木質(zhì)母模尤其是LOM原型，存在木紋，可用耐熱聚氨酯填平并處理光滑，并用"呋喃"樹(shù)脂加以處理，使其具有較高的光潔度。脫模劑的選用:電弧噴涂技術(shù)制作模具，既要求金屬微粒均勻致密地貼敷到樣模表面，要求形成殼體后能順利、完整地從樣模上分離下來(lái)，而且在噴涂過(guò)程中要保護(hù)好樣模，使其表面花紋能經(jīng)得起噴涂金屬微粒的沖擊。脫模劑可以起到多種作用: 首先，脫膜劑能夠?yàn)閲娡拷饘僖旱闻c模型表面提供可靠的結(jié)合表面，使噴涂金屬液滴順利地沉積到模型表面，因?yàn)樵诠饣谋砻嫔蠂娡拷饘贂r(shí)，很多金屬顆粒會(huì)滑脫;其次，脫模劑能使噴涂層順利地與模型基體脫開(kāi);另外，脫模劑還有隔熱作用。 脫模劑的主要要求:對(duì)脫模劑的主要要求是有較低表面張力和較好的成膜性能，容易在原模表面均勻鋪展，另外脫模劑必須容易從原模和涂層表面清洗掉。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油、聚乙烯醇等。其中，聚乙烯醇最適合于電弧噴涂制模工藝。而硬酯酸鋅、液體石蠟、硅油等脫模劑試驗(yàn)證明不理想，不適合于電弧噴涂制模工藝。

環(huán)氧樹(shù)脂快速制模借用金屬澆注方法，將已準(zhǔn)備好的澆注原料(樹(shù)脂均勻摻入添加劑)注入一定的

環(huán)氧樹(shù)脂快速制模

型腔中使其固化(完成聚合或縮聚反應(yīng))，從而得到模具的方法。環(huán)氧樹(shù)脂快速制模一般采用常溫、常壓條件下的靜態(tài)澆注，固化后無(wú)須或僅需少量的切削加工，僅根據(jù)模具情況對(duì)外形略作修整。直接在快速原型母模上澆注專門樹(shù)脂的快速制模方法，不像傳統(tǒng)金屬模具的制作需要高精密的設(shè)備進(jìn)行機(jī)加工，大大節(jié)省了模具制作的時(shí)間和花費(fèi)。

(1)模型準(zhǔn)備當(dāng)原型用作制模模型時(shí)，必須考慮到模具制造的一些具體問(wèn)題。首先，真實(shí)功能零件制造中可能存在材料的收縮，因此，原型的形狀和尺寸應(yīng)該適當(dāng)修正以補(bǔ)償材料收縮引起的變形。另一個(gè)問(wèn)題是由制模方法所決定的，用于制造環(huán)氧樹(shù)脂模具的快速原型應(yīng)帶有適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍取?/p>

(2)底座制作并固定原型底座的制作要保證與模型及分型面相吻合，底座可以由一些容易刻鑿的材料像木材、金屬、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制作。

(3)涂脫模劑脫模劑應(yīng)該涂得盡可能地薄，并且盡可能均勻地涂2~3遍。然而，起增強(qiáng)作用的金屬?？蚝鸵恍╄偳都荒芡棵撃?。有時(shí)，為了使其與環(huán)氧樹(shù)脂連接更好，還應(yīng)打磨其表面，或?qū)⑵渥鳛殍偳督Y(jié)構(gòu)。將環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑和填料及附加物金屬粉末等均勻混合，混合過(guò)程中必須仔細(xì)攪拌，盡可能地防止混進(jìn)氣體。采用真空混料機(jī)可以有效地防止氣體的混入

(4)澆注樹(shù)脂應(yīng)掌握澆注速度盡量均勻，并盡可能使環(huán)氧樹(shù)脂混合料從?？虻淖畹忘c(diǎn)進(jìn)入。搭建另一半模具的?？颍瑖姙⒚撃?，同樣過(guò)程澆注另一半模具。

(5)取出底座并進(jìn)行另一半模的制作待樹(shù)脂混合物基本固化后，將模具小心地翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)并移走底座，搭建另一半模的框架，噴灑脫模劑，采用同樣的過(guò)程澆注另一半模具。

(6)樹(shù)脂硬化并脫模待樹(shù)脂完全固化后，移走型框，將上下半模放入后處理的爐子內(nèi)加熱并保溫，環(huán)氧樹(shù)脂的硬化過(guò)程可以在一定壓力下進(jìn)行。實(shí)踐證實(shí)，壓力條件下進(jìn)行硬化可以防止氣孔的產(chǎn)生，并可提高材料的致密度以及模具的精度和表面的光潔度。由于光固化樹(shù)脂的力學(xué)性能較低，而且大部分做成中空結(jié)構(gòu)(為了提高制造速度并節(jié)約樹(shù)脂材料)，因此壓力不能太高。硬化過(guò)程最好在60℃以下，因?yàn)楣夤袒瘶?shù)脂材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一般在60~80℃之間。當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂完全硬化后，采用頂模桿或?qū)Ｓ闷鹉Ｑb置將原型從樹(shù)脂模具中取出。

(7)模具修整并組裝如果環(huán)氧樹(shù)脂模具上存在個(gè)別小的缺陷，可以進(jìn)行手工修整。便可以與標(biāo)準(zhǔn)的或預(yù)先設(shè)計(jì)并加工好的模架進(jìn)行裝配，完成環(huán)氧樹(shù)脂模具的制作，交付使用。

電弧噴涂制模技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn): (1)不論原模的材料是金屬、木材、或塑料制品，所得到的模具型腔線 條輪廓清晰，外形尺寸不變，因噴涂時(shí)原模的表面溫度一般不超過(guò)60℃，沒(méi)有熱應(yīng)力和變形問(wèn)題。 (2)制模效率高，尺寸不受限制，可小至硬幣的尺寸，大至制造汽車內(nèi)頂蓬真空成型模具。 (3)設(shè)備投資小，經(jīng)濟(jì)效益好。使塑料生產(chǎn)線能迅速更改產(chǎn)品的品種，符合市場(chǎng)的變化要求。 (4)成本優(yōu)勢(shì)就越顯著。同其他方法相比，此方法成本可節(jié)省2~20倍。這是電弧噴涂設(shè)備。有電弧噴涂槍，送絲機(jī)構(gòu)，油水分離器，冷卻設(shè)備，空氣壓縮機(jī)和噴涂電源組成。

金屬面、硬背襯的鑄模的快速制作過(guò)程 :對(duì)于工作壓力較高的模具(如震壓式和震實(shí)式造型機(jī)、高壓

陶瓷殼砂型的快速制作過(guò)程

造型機(jī)用模等)，可用下述方法快速制作金屬面、硬背襯的鑄模。用快速成形機(jī)制作母模--涂脫模劑-電弧噴鍍?cè)谀改１砻鎳婂兘饘?厚度為1.6~6.4mm)，形成金屬殼體-移去母模-在殼的背面注入金屬基合成材料，或環(huán)氧樹(shù)脂-表面拋光-構(gòu)成金屬面、硬背襯的鑄模。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)械性能較好，而且，由于噴鍍所得鑄模的輪廓表面緊貼母模的工作面，其精度僅僅取決于母模的精度，噴鍍金屬層影響噴鍍模的精度。因此 ，操作比較簡(jiǎn)單，精度較易保證。陶瓷殼砂型的快速制作過(guò)程:為了獲得較精密的金屬鑄件或鑄造金屬模(如拉深模、注塑模等)，可以采用陶瓷殼砂型。用快速成形機(jī)制作母模-在母模的上粘貼-薄層材料(如蠟片)，其厚度等于所需陶瓷殼的厚度(約3mm)-將母模置于砂箱中，澆注砂型-移去母模及粘貼材料-將母模置于砂型中-澆注陶瓷砂漿-移去母模)-用乙炔噴燈加熱、固化陶瓷殼-加入澆注系統(tǒng)，構(gòu)成陶瓷殼砂型。