硅橡胶快速制模教材.ppt

,硅橡胶快速制模教材,传统模具（金属模具）的一般生产流程：,快速模具的制造方法一般分为直接法和间接法两大类。,快速模具制造技术,1.直接快速制模技术直接快速制模技术的工艺方法在RP技术诸方法中，能够直接制作金属模具的是选择性激光烧结（SLS法）。用这种方法制造的钢铜合金注塑模，寿命可达5万件上。准备模具的三维CAD数据模型；激光快速成形先在粉末颗粒外面包覆粘接剂，制成覆膜金属。然后再利用快速成形机激光加热，让覆膜金属熔化，使得金属颗粒之间相互粘接，完成第一个层面的加工。逐层铺粉逐层烧结最后制造出三维实体的实物。,1.直接快速制模技术直接快速制模技术的工艺方法去粉用毛刷轻轻去除多余的粉末，粉末可以重复使用。此时只是粘接在一起，零件的强度可能不够。去粘接剂在快速成形机内成形后，接着就是脱脂（去粘接剂）的后处理，温度大概在500。烧结在粘接剂去除后，温度进一步升高，达到700以上烧结，以提高工件的强度。,1.直接快速制模技术直接快速制模技术的工艺方法高温渗金属该工艺使得制件表面质量提高，同时填充由于粘接剂的蒸发而留下的空隙。冷却最后冷却的产品就是注塑模，该材料是钢和铜的混合物，再经过相应的工序处理如抛光、装配、调试等，就可以进行塑料件的生产了。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法利用快速成形技术，结合精密铸造、硅橡胶、粉末烧结等技术可间接制造出模具，一般分为软质模具和硬质模具。硅橡胶制模法,以原型为样件，将液体硅胶按照快速成形母模的分型线依次浇铸，等到固化好后，再去掉母模，形成硅橡胶模。硅橡胶模可用作试制和小批量生产用注塑模。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法金属喷涂法用喷枪将金属喷到RP原型上形成一个金属硬壳，将其分离下来，用环氧树脂或硅橡胶支撑，可制成注塑模具的型腔。该方法工艺简单，周期短，模具寿命可达10000次。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法金属喷涂法金属电弧喷涂制模的工艺过程大致分为五个步骤：1）模型准备。模型可由塑料、石膏、橡胶、木材等材料制成，首先建立三维模型，然后对其进行分层切片，并由快速成型机制作出样模。模型准备中最重要的是清理模型表面和涂抹脱模剂。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法金属喷涂法2）金属喷涂模型。脱模剂干燥后，选择最佳的喷涂参数，即可开始在模具上喷涂金属，喷涂时应保证使喷枪连续运动，防止涂层过热变形，涂层厚度一般控制在23。3）制作模具框架。如果模具在工作中要受到内压力或模具必须安装在成型机上工作，模具就必须有骨架结构且制成的骨架应带有填料。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法金属喷涂法4）浇注模具的填充材料。应使填充材料具有较高的热导率和较低的凝固收缩率以及较高的抗压强度和耐磨性能，一般选择的填充材料为环氧树脂与铝粉、铝颗粒等金属粉末的混合物。5）脱模及模具型腔表面抛光处理。脱模后要把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后再根据不同的需要，对模具进行抛光等后期制作。6）组装试模。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法熔模精铸(失蜡铸造)熔模精铸的长处就是利用模型制造复杂的零件，RP的优势是能迅速制造出模型。二者的结合就可制造出无需机械加工的复杂零件。其制造过程是在RP原型的表面涂覆陶瓷耐火材料，焙烧时烧掉原型而剩下陶瓷型壳，向型壳中浇注金属液，冷却后即可得金属件。该方法制造的制件表面光洁。如批量较大，可由RPM原型制得硅橡胶模，再用硅橡胶模翻制多个消失模，用于精密铸造。,1.直接快速制模技术间接快速制模技术的工艺方法熔模精铸(失蜡铸造),内容简介：,制模双组分室温硫化硅橡胶的组成硅胶模快速制作方法硅胶模快速制造的关键技术分析硅橡胶模具尺寸的精确计算制作硅橡胶模具的注意事项硅胶模快速制造技术的应用基于RP原型的硅橡胶模具制作技术分析,4.1制模双组分室温硫化硅橡胶的组成,简称RTV-2胶，一般由基础聚合物、补强剂、填充剂、稀释剂、交联剂、催化剂等组成。,（1）基础聚合物一般选用端羟基聚二甲基硅氧烷。（2）补强剂一般选用白炭黑；又称水合二氧化硅。,4.1制模双组分室温硫化硅橡胶的组成,（3）填充料一般选用硅微粉、氧化铝硅藻土、高岭土等。,（4）稀释剂一般选用甲基硅油。（5）交联剂一般选用硅酸乙酯。（6）催化剂一般选用二烷基二羧酸锡。,硅胶模快速制作方法,目前，硅胶模制作方法主要有两种：一是真空浇注法，一是简便浇注法。,4.2硅胶模快速制作方法,4.2.1真空浇注法,这种方法适用于透明硅胶模、分型面形状比较规则的情况。其硅胶模具制作步骤如下：（1）彻底清洁定型样件，即快速原型零件；（2）用薄的透明胶带建立分型线；（3）利用彩色、清洁胶带将定型样件边缘围上，以作后期分模用。（4）利用薄板围框，把定型样件固定在围框内，必要时在定型样件上粘结固定一些通气杆。,1.刀割分型面制作法,硅胶模快速制作方法,真空浇注法,（5）计算硅胶、固化剂用量，称重、混合后放入真空注塑机抽真空，并保持真空10min;（6）将抽真空后的硅胶倒入构建的围框内，之后，将其放入压力罐内，在0.40.6Mpa压力下，保持1530min以排除混入其中的空气。（7）硅橡胶固化浇注好的硅橡胶，要在室温25左右放置48h，待硅橡胶不粘手后，再放入烘箱内保持100，8h左右，这样既可使硅橡胶充分固化。,硅胶模快速制作方法,真空浇注法,（8）待完全固化后，拆除围框，随分模边界用手术刀片对硅胶模分型；（9）把定型样件完全外露，并取走后，得到硅胶模。,硅胶模快速制作方法,该方法适用于不透明硅橡胶或分型面形状比较复杂的情况。采用哈夫式制作法，其步骤：（1）彻底清洁定型样，即快速成型原件；（2）分析原型，选择分型面；（3）利用薄板围框，根据原型零件的不同，应选择、制作合适的模框；（4）用橡皮泥将定型样件固定在围框内，橡皮泥的厚度约占围框高度的1/2，并使橡皮泥与定型样件的相交线为分型面的部位。,真空浇注法,硅胶模快速制作方法,（5）在橡皮泥的上平面上，挖24个定位凹坑以作上、下合模时定位用；（6）计算半模所需的硅橡胶、固化剂用量，并在真空注塑机中抽真空；（7）将抽真空后的硅橡胶倒入构建的围框内，并放入压力罐一段时间，排除气体；（8）硅橡胶固化；,真空浇注法,硅胶模快速制作方法,（9）待硅橡胶完全固化后，将围框翻转180，取出橡皮泥，重新清洗定型样件，重复68，作出硅橡胶模具的另一部分；（10）拆除围框，把定型样件完全外露并取走，得到硅胶模。,真空浇注法,硅胶模快速制作方法,（9）待硅橡胶完全固化后，将围框翻转180，取出橡皮泥，重新清洗定型样件，重复68，作出硅橡胶模具的另一部分；（10）拆除围框，把定型样件完全外露并取走，得到硅胶模。,简便浇注法,硅胶模快速制造的关键技术分析,聚氨酯、环氧树脂等液态塑料材料是目前采用硅胶模具进行快速零件制造的主要原材料。,4.3.1原型样件的来源（1）由快速成型机直接制造样件；（2）实物原件；（3）艺术创作品。,硅胶模快速制造的关键技术分析,型框尺寸的大小,为使硅胶模大小适中，在搭建硅胶模型腔的时候，通常使型腔四壁、底面距RP模型边缘20mm,侧面挡板高度为RP模型高度h在加上90mm，留出50mm，保证脱泡时硅胶不能溢出。,硅胶模快速制造的关键技术分析,尺寸补偿,影响塑料制件尺寸精度的因素很多，塑料制件尺寸误差的产生主要由两个方面：（1）成型快速原型零件时产生的误差；（2）硅胶模模具设计和制造产生的误差；,硅胶模快速制造的关键技术分析,分型方向的确定及分型面设计分开模具取出制品的界面为分型面，根据分型面与模腔的相对位置，硅橡胶模具分型面可分成三种基本类型。第一类分型面制品全部在上模内成型；第二类分型面制品全部在下模内成型；第三类分型面制品同时在上下模内成型；,硅胶模快速制造的关键技术分析,分型方向的确定及分型面设计（1）分型面不应影响制品的外观。（2）分型面不应影响制品的尺寸精度。,硅胶模快速制造的关键技术分析,分型方向的确定及分型面设计（3）选择分型面时，应尽量减少制件在其上的投影面积。,硅胶模快速制造的关键技术分析,分型方向的确定及分型面设计（4）选择分型面时，应有利于排气。,硅胶模快速制造的关键技术分析,分型方向的确定及分型面设计（5）选择分型面时，应尽量减小脱模斜度给制品大小端尺寸带来的差异。（6）选择分型面时，应有利于脱模。,硅胶模快速制造的关键技术分析,脱模斜度选取由于塑料制件在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧地包住凸模或模腔中其他凸起部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制件表面，与脱模方向平行的制件内外表面应具有一定脱模斜度。一般来说，制件的脱模斜度约取0.5-1.5,外表面斜度可比内表面斜度小些，制件深度较大应选较小值，反之，取较大值。,硅胶模快速制造的关键技术分析,脱模斜度选取硅橡胶模具的脱模斜度与塑料材料的品种、制件的形状与尺寸以及模具的结构、性能等有关。一般情况下，脱模斜度取201。选取脱模斜度时应注意以下原则：(1)在满足塑料制件尺寸公差的前提下脱模斜度尽可能取得大些，有利于脱模。(2)塑料材料冷却与固化收缩率都较大情况下，选取较大的脱模斜度；(3)塑料制件壁厚较厚时，成型时制件收缩率大，应选取较大的脱模斜度。,硅胶模快速制造的关键技术分析,脱模斜度选取(4)对于较高、较大的塑料制件，选取较小的脱模斜度。(5)对于高精度的塑料制件，选取较小的脱模斜度；(6)对于具有较大的压缩永久变形性能的硅橡胶模具，选取较大的脱模斜度；(7)对于具有高弹性、高强度性能的硅橡胶模具，应选取较小的脱模斜度。,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计在硅胶模具中，浇口宜采用直接浇口形式，以达到引导液体塑料材料从模具上表面进料口流入模具型腔的目的。在确定浇口时应注意以下几点：(1)浇口应设置在能使型腔各个角落同时充满的位置；(2)浇口应设置在塑料制件壁厚较厚的部位，使塑料材料从厚端面流入薄端面，以利于补料。,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计(3)浇口应选择在能避免塑料制件表面产生熔接痕的部位；(4)浇口位置应设置在不影响塑料制件外观的部位；(5)浇口位置的选择要避免制件的变形。一般，在设计硅橡胶模具的浇口时，首先开展液体塑料在模具型腔中的CAE充填流动模拟，以优化浇口位置。,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计,MoldFlow软件是澳大利亚MOLDFLOW公司的产品，该公司自1976年发行了世界上第一套塑料注塑成型流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场.现已被Autodesk公司收购，最新版本为AutodeskMoldflow2010.,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计,MoldFlow软件是澳大利亚MOLDFLOW公司的产品，该公司自1976年发行了世界上第一套塑料注塑成型流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场.现已被Autodesk公司收购，最新版本为AutodeskMoldflow2010.,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计,传统模具开发流程,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计,现代模具开发流程,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计,塑料制件缺陷分析,硅胶模快速制造的关键技术分析,浇口设计,Moldflow操作基本流程,硅橡胶模具尺寸的精确计算,硅橡胶收缩率的实验研究,为了生产符合设计要求的产品，模具是至关重要的，而硅橡胶的收缩率是影响硅橡胶模具设计参数的关键因素。,硅橡胶模具尺寸的精确计算,硅橡胶模具尺寸的精确计算,制作硅橡胶模具的注意事项,1、起模操作要小心,对于原型中有倒起模斜度、凹槽和凸起等结构的情况，脱模时只要不超出硅橡胶抗撕裂强度范围内的变形，一般都能顺利起模。2、原型零件应满足一定的性能要求原型要有较好的刚性和一定的强度，以免在制模时变形。并且，原型必须有正确的形状、精确的尺寸和较高的光洁度。,制作硅橡胶模具的注意事项,3、选择合理的浇注方式,浇注过程中，如果浇注的方法和浇注位置不当，会使型腔内的气体泡裹入型腔内，使模具在固化后留下缺陷。4、模具必须放置平整浇注硅胶模具时应尽量使硅胶模具上、下底面平整，避免端面凹凸不平。,制作硅橡胶模具的注意事项,5、气泡问题,无论用常压、加压或减压法制造硅橡胶模，模具内都有可能混有气泡存在。产生气泡的原因：（1）硅胶模的粘度较高，搅拌时容易混进不同程度的气泡。（2）浇注方法和浇注位置不当，解决的办法是分批逐渐浇注。（3）硅胶模的交链是脱醇反应，如果反应过快，特别是在加温情况下，醇逸出后会留下许多孔点。,制作硅橡胶模具的注意事项,6、粘模问题,产生粘模的原因有：（1）浇入硅橡胶后固化温度太高或时间过长，就有粘模可能。（2）交联剂用量过多或搅拌不够均匀，局部硅胶含有多量的醇，也会发生粘模。（3）硅胶在室温固化后，未经加热处理，此时硅橡胶模强度降低，往往也会造成粘模。（4）模具内产生小气泡，也易产生粘模。,硅胶模快速制造技术的应用,利用简便浇注法制作牛虎铜案硅胶模具,青铜器牛虎铜案是云南古代青铜文化的杰出代表，原件现珍藏于云南省博物馆，于1995年被国家文物局鉴定专家组定为国宝级文物。江川县博物馆存有牛虎铜案的青铜复制品，馆前竖有牛虎铜案的大型雕塑，省内已开发出多种材料的牛虎铜案工艺品系列。,硅胶模快速制造技术的应用,利用简便浇注法制作牛虎铜案硅胶模具,（4）固定原型用粘土或橡皮泥把原型固定在一个平面上，可用木制的模型框套在原型上。（5）密封原型把模型框边缘与固定平面之间的缝隙用粘土或橡皮泥密封，防止在浇注硅橡胶时硅橡胶沿缝隙处渗漏。（6）配置硅橡胶混合液并进行抽真空处理,硅胶模快速制造技术的应用,利用简便浇注法制作牛虎铜案硅胶模具,（7）涂刷硅橡胶把配置好的硅橡胶模料静置片刻，待其适当固化变稠，用软刷将硅橡胶轻轻的涂刷到原型上面。（8）硅橡胶固化把涂刷好的硅橡胶模具，在室温25左右放置4-8小时，待橡胶不粘手后，配置石膏浆，浇注石膏背衬。,硅胶模快速制造技术的应用,利用简便浇注法制作牛虎铜案硅胶模具,（9）取出原型待石膏浆充分固化后，取出原型，如发现模具存有少量的缺陷，可用新调配的硅橡胶修补。（10）浇注待硅橡胶软模在室温下完全固化后，便可对其进行石蜡直接浇注，或用低熔点的锡合金浇注。,硅胶模制作技术特点,1、易于操作2、快速性3、高柔性4、离型性佳5、耐高温6、硅胶模制模成本低7、可以更好地发挥PR技术的优势8、为并行工程的实施创造良好的条件9、可提高硅橡胶模具质量10、制件性能优良,硅胶模制作新方法经济型制作法,传统的快速硅胶模制造过程中存在较大的材料浪费，由于硅橡胶材料价格昂贵，模具成本较高，一定程度上限制了该项技术的推广。,为了降低硅胶模制造成本，可选取价格极为低廉的石膏作为替代材料。,硅胶模制作新方法经济型制作法,1.经济型硅胶模具制造工艺流程,（1）安放原型贴橡皮泥或粘土。对原型进行必要的清理和处理后放置在平板上固定好，制作并固定框架，在原型表面贴橡皮泥或粘土层。（2）浇石膏背衬。将配好的石膏浆浇注到模框中。,硅胶模制作新方法经济型制作法,1.经济型硅胶模具制造工艺流程,（3）去掉橡皮泥或粘土层，并清理型腔。（4）浇硅橡胶。将硅橡胶调配均匀，真空脱泡后浇注硅胶，在室温下充分固化。（5）取出原型，清理型腔并制作另一半模。,硅胶模制作新方法经济型制作法,2.适于经济型硅胶模的母模结构特征,零件形状多种多样，并非所有零件都适合于该种方法，以下几种类型零件比较适于经济型硅胶模制作。（1）局部有较大空腔的零件。空腔内部尺寸较大，如全部用硅橡胶填充，必然造成浪费。,硅胶模制作新方法经济型制作法,2.适于经济型硅胶模的母模结构特征,（2）某一方向不同位置截面的尺寸差异较大的零件。具有台阶特征及类似结构的零件。若台阶之上部分的模具全部用硅橡胶填充，造成很大浪费,硅胶模制作新方法经济型制作法,2.适于经济型硅胶模的母模结构特征,（2）某一方向不同位置截面的尺寸差异较大的零件。具有拐角特征的零件，拐角内侧可将多余的硅橡胶以石膏代替。,硅胶模制作新方法经济型制作法,3.经济型制模工艺若干关键技术问题,（1）石膏浆制备。（2）各种相关尺寸选择。（3）分型面处理与隔离材料的选择。（4）上下模对正定位。（5）硅橡胶脱泡处理。（6）硅橡胶浇道口及注型浇道口的制作。,硅胶模制作新方法经济型制作法,3.经济型制模工艺若干关键技术问题,硅胶模制作新方法经济型制作法,4.经济型制模应用实例,（1）母模制作选定口径95mm，高度75mm,壁厚3.5mm的小碗作为制作的母模，采用光固化快速原型技术制作原型，并表面处理。,硅胶模制作新方法经济型制作法,4.经济型制模应用实例,（2）石膏模浇注首先制作石膏下模，然后在制好的下模上搭建型框，制作石膏上模。具体步骤