第五章 快速模具制造

审查前款内容，1。快速成型技术原理2。快速成型技术理论基础的建立。四大快速原型制作流程1。立体光刻设备原理方法：器件的组成和功能，影响质量的因素，特征2。层压固体制造工艺原理：装置的组成和装置的功能，影响质量的因素，特征3。线的选择性烧结原理，设备的组成和功能，影响质量的因素，特性。4.粉末材料激光烧结：的原理、设备的组成和各设备的功能、影响质量的因素、特点。4.快速成型预处理过程。5.快速成型过程中工件的质量控制。5.快速模具制造。1.概述。随着社会的进步和经济的发展，市场竞争越来越激烈，迫使制造业在不断提高产品性能和质量的前提下，缩短新产品的开发周期，最大限度地降低成本，从而快速响应用户的最新需求。这一趋势在汽车、摩托车、电子产品、家用电器、玩具等制造业尤为突出。新产品的快速高效开发涉及到许多领域的先进技术，如计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助制造、新材料以及产品和相应工艺设备的快速成形和制造，尤其是模具的设计和制造技术。由于所用材料的限制，快速成型技术不能作为参与实际工作的一部分，而只能用于新产品的功能检验、市场上的试运行等。因此，基于快速原型制造的快速模具制造技术应运而生。快速成型技术的特点是效率高、成本低(与传统数控加工模具相比，开发周期和成本降低了1/10 1/3)。5.1快速模具的分类和基本工艺流程。直接法：直接用快速成型技术制造模具(SLS:钢铜合金注塑模具，15万件寿命，但材料在烧结过程中收缩变形大，难以控制和获得高精度模具)。间接法：用快速原型间接翻转模具。硅橡胶模具快速制造技术的特点是：1 .韧性和弹性好，易于制造复杂的结构、精细的图案、无拔模斜度甚至反向拔模，以及深槽零件。制造周期短，产品质量分类高：模具用硅橡胶是一种双组分液体硅橡胶，分为缩合型和加成型。软模的特点：成本低，周期短，适用于批量小、品种多、改性快的现代制造模式产品，产品数量一般为505000个，冷凝模硅橡胶剪切强度低，在模具制造过程中容易撕裂，难以形成花纹深、形状复杂的模具。在模制过程中，难以完全排出由缩合交联反应产生的乙醇，当模具被加热时，该乙醇降解并老化硅橡胶。同时，硫化胶的体积由于乙醇的排出而收缩，这影响了模具的尺寸减小。因此，制造了通常用于生产塑料或人造革或具有低尺寸要求的工艺品的高频压花模具。添加成型模具用硅橡胶由于其添加硫化体系而具有低线性收缩率，其在成型过程中不产生低分子化合物。该橡胶化合物可以深度固化，并且具有优异的物理、机械和热老化抗性。适用于制造精密模具和铸造模具。模具制造工艺简单，不损坏原型，仿真性好。5.2硅橡胶模具的快速制造技术，5.2.1硅橡胶模具的特性1)硅橡胶具有良好的仿真性、强度和极低的收缩率2)材料简单且易于制造弹性模具，无需特殊的技术和设备3)模具能够经受重复使用和不良操作，并且能够保持原型和大规模生产产品的精度公差4)它能够直接加工(2)仿形(3)特殊加工(:)电火花成型(EDM)。WEDM、电化学加工等，电火花加工工件，(2)生产周期长，如快速切割铝模具需要2 4周。(3)灵活性差：当部件更换时，模具难以修改，必须重做。传统的成型方法及其缺陷、上述三种缺陷的精度和周期是重要的问题。只要样品模具的精度得到解决，模具的精度自然会得到解决。因此，如何提高样品模具的精度成为快速成型技术进一步发展的关键，也是需要解决的重要课题。快速成型技术的应用快速成型是以快速成型技术为技术支撑而发展起来的一种新的制造技术。其特点是：1 .成型周期短，一般是传统模具制造周期的1/3 1/10；2.该工艺简单，易于推广。3.制模成本低(仅为传统制模成本的1/3 1/5)。精度和使用寿命能满足特定的功能要求，综合经济效益好。快速模具技术的分类主要包括两个研究方向：1。直接快速制模技术，即通过粉末烧结法、丝状材料熔化法、重叠固体制造法等制备陶瓷和金属模具。2.间接快速加工技术。准备母模、软模等。通过快速成型技术，然后通过传统的机械加工方法生产模具。快速制模技术的分类，快速制模法，间接制模法是先制作一个母模，一般由快速成型系统建立，然后由这样的母模制作模具，主要包括：(1)用快速成型零件作为母模，结合传统工艺制作模具 (1)浇注软材料如蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等。在快速成型母模上获得软模；(2)在快速成型的母模上电镀、喷涂、烧结金属或陶瓷，得到硬质模具。(2)结合精密铸造，生产金属零件和再制造模具(3)由快速原型零件制造电加工电极。快速直接成型是利用SLA、SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造树脂模具、陶瓷模具、金属模具等模具，具有成型工艺简单、精度高、施工周期短、单个模具成本高的缺点，适用于原型和样品的试制。通过SLA或SLS方法，凸凹模可直接由树脂和粉末塑料(如ABS)制成，制成简单的薄板冲压模具和汽车覆盖件成型模具。这些简易模具的使用寿命为50 1000件，适合产品试制。纸模可采用特殊纸张和LOM工艺直接制造。它和硬木一样硬，能耐高温200。可用作低熔点合金模具或试制用注射模具，精密铸造用蜡模成型模具。也可以代替木模进行砂型铸造。快速直接成型，用FDM法直接制作金属模具。不锈钢粉末用FDM法制成金属模具后，通过烧结、渗铜等工艺制成冷却剂通道复杂的注射模。软工具由硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯和其他材料制成。快速原型零件用作阴模(阴模)。浇注上述材料可以形成一个软型腔和一个软模具。这种软模可以小批量生产，如注射成型零件、低熔点合金离心铸造零件等。，制造硅橡胶模具，硅橡胶模具的优点，1。制造周期很短。通常，根据工件的计算机辅助设计文件，软硅橡胶模具和由软模具形成的聚氨酯塑料部件可在几天内提供。与传统的金属模具注射成型原型工件相比，硅橡胶模具真空浇注聚氨酯原型可以缩短开发周期达90%。2.低成本与数控加工的金属模具相比，软模具的制造成本要低得多，一般只有金属模具的几分之一。硅橡胶模具的优点3。弹性好，工件在传统金属模具中容易脱模，制作工件通常需要脱模斜度当用硅橡胶模具形成工件时，由于模具具有足够的弹性，工件可以脱模而不增加脱模斜度，从而大大简化了模具的设计。4.具有良好复制性能硅橡胶具有优异的复制性能，能够在母模上很好地再现精细特征，且基本上不会损失尺寸精度。硅橡胶模具的缺点，1。导热性差，2。使用寿命短，3。无法形成真实的部分。无法通过热注射工艺形成工件。用于快速软模生产的材料，主要是硅橡胶。硅橡胶是一种兼具无机和有机分子键的高分子弹性材料。它的分子主键由交替的硅原子和氧原子组成。其分子式为：硅橡胶的分类。快速模具用硅橡胶的主要类型有：1 .室温硫化硅橡胶，可承受316的高温。2.热硫化硅橡胶(热硫化硅橡胶)能承受538的高温。(1)TE-1089硅橡胶是一种双组分室温硫化硅橡胶，具有优异的柔韧性、强撕裂强度、耐高温和耐化学腐蚀性。(2)甲基乙烯基硅橡胶，耐高温，低温弹性，耐候性，优异的电性能，优异的物理机械性能，耐化学性，透气性，生理惰性。(3)RTV358是室温硫化不透明硅橡胶，在25度下加入固化剂，24小时后初步固化成弹性体。(4)RTV141为室温硫化透明硅橡胶，在25度下加入固化剂，24-48小时后初步固化成弹性体。(5)TEKSIL高温硫化硅橡胶的性能优于室温硫化硅橡胶，硬度HS A55-75，抗拉强度12.4-62.1兆帕，工作温度可达150-500度。(6)聚氨酯树脂和工程塑料是三种聚氨酯树脂SG95、SG200和2170以及三种工程塑料ABS、尼龙6和聚丙烯PP的性能。用于快速软模的硅橡胶应具有以下特性：1。伸长率和撕裂强度特别高。2.与原始模具有极好的兼容性。3.对大多数化学物质有极好的耐受性。硅橡胶模具制造工艺1。快速原型技术主要用于原型制造过程：原型制造是硅橡胶模具制造的关键。它的形状、尺寸和表面粗糙度会影响模具的形状。首先，利用三维软件进行三维实体建模，并以STL文件格式保存，将文件输入到快速成型机中，利用不同的快速成型技术制作原型。经过后处理，原型被用作硅橡胶母模。硅橡胶模具制造工艺，硅橡胶模具制造工艺，2。要制作模架和固定原型，首先要对原型进行分析，选择分型面和浇口位置，并选择不同的分型面，以使脱模更加方便，不损坏模具，避免模具变形或影响模具的使用寿命，然后在分型线上粘贴一条薄的透明胶带。模架的尺寸影响硅橡胶的用量，因此有必要计算合适的尺寸。同时，应注意增加一些排气孔。4、硅橡胶模具制造工艺。计算所需的硅橡胶用量，搅拌和真空消泡：硅橡胶用量必须根据制造零件的尺寸、模架的尺寸和硅橡胶的比重准确计算。同时，应加入适当的固化剂，搅拌均匀后进行真空消泡，消泡时间应根据达到的真空度确定。5、硅橡胶模具制造工艺。将抽真空后的硅胶倒入搭建好的围框中，然后放入压力罐中，在0.4-0.6兆帕的压力下保持15-30分钟，以排除混在其中的空气。在硅橡胶模具的制造过程中，硫化和浇注的硅橡胶应在约25摄氏度的室温下放置4-8小时。硅橡胶不粘手后，应将其放入100摄氏度的烘箱中8小时，使硅橡胶完全弯曲在硅橡胶模具的制造过程中，8。将成型后的样品完全暴露并取出，得到硅橡胶模具。如果在模具中发现少量缺陷，可以用新的硅橡胶修补模具，并以同样的方式固化。例如，快速软模，硅橡胶制造模具中应注意的问题。1.模架：的尺寸太大，不能浪费硅橡胶的量，这导致取模困难。太小不利于铸造。2.选择合适的分型面：的原则是选择投影面积大的面作为分型面。3.对于较高的薄壁零件，在选择分型面时，薄壁应放在同一个半模中，以防止薄壁在装订过程中变形并影响尺寸误差。对于具有大面积平面形状的原型，应选择合适的浇注位置和方向。浇注位置应选择在重心附近。浇注方向应避免位于顶部的大面积平面形状，以便气体不能被排除。5.当打开模具时，刀的头部沿着一条直线，尾部沿着一条曲线，使得硅树脂模具的分型面不规则。这可以在闭合过程中精确定位模具。这是一种制造经济型硅橡胶模具的工艺方法。由于硅橡胶材料的高成本，特别是大规模单件产品的生产，已经出现了通过与石膏混合来制造硅橡胶模具的技术方法。工艺流程如下：1。原型：采用快速成型工艺和后处理工艺制造。2.原型：用于将原型固定在平板上。制作模架。3.在原型表面粘贴粘土和石膏背衬。4.浇注硅橡胶。5.固化。6.修理。硅橡胶模具的应用主要生产一些浇注产品，可以缩短产品的制造时间，降低成本，提高效率。生产工艺：清洗模具喷涂混合物组合模具树脂计算消泡混合真空浇注硬化取出。1.硅橡胶模具的优缺点2。工艺流程3。预防措施4。生产经济型硅橡胶模具。申请。铝填充环氧树脂(CAFE)模具和铝填充环氧树脂(复合铝填充环氧树脂)模具是通过在室温下使用快速成型的母模铸造铝基复合材料，即铝填充环氧树脂而形成的模具。该成型方法快速、经济，适用于各种树脂，可用于注塑20-500个工程热塑性工件。CAFE模具的制造工艺，1。制作主模具和分型板。主模可由快速成型或数控加工制成。2.在母模表面涂一薄层脱模剂。CAFE模具制造工艺，3。将主模具表面和分型板放置在模具框架中。4.靠近母模的模框内设有冷却管。CAFE模具的生产工艺。将细磨铝粉和双组分热固性环氧树脂预混合，真空排气去除气泡。6.将CAFE模具材料倒在主模具的外面，并在真空下固化。7.将母模倒置到完全固化的CAFE模具上，拆除分型板，在母模的反面将脱模剂涂到先前固化的CAFE模具上，并重复上述过程。CAFE模具的第二部分在8.12小时后已经完全固化，即型芯和型腔被分成彼此分开的两个部分，此时母模被移除。CAFE模具的制造工艺，9。用定位销对准型芯和型腔，在所需位置钻推料孔，将推料板安装在推料杆上，连接冷却管，最后将整个组件放入标准模架中。烧结工具钢/碳化钨-铜渗透(3 dkltool)模具，烧