第6章快速制模

1、模具制造工艺模具制造工艺 电子工业出版社电子工业出版社压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.1 快速成形快速成形v6.2 基于基于RP的快速制模技术的快速制模技术v6.3 熔模铸造熔模铸造v6.4 硅橡胶模具硅橡胶模具v6.5 电铸模具电铸模具 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.1 快速成形快速成形v6.1.1 快速成形技术的基本原理与特点快速成形技术的基本原理与特点 v 以材料添加法为基本方法，将三维以材料添加法为基本方法，将三维CAD模型快速（相对模型快速（相对机加工而言）转变为由具体物质构成的三维实体原型。机加工而言）转变为由具体物质构

2、成的三维实体原型。首先在首先在CAD造型系统中获得一个三维造型系统中获得一个三维CAD模型，或通过模型，或通过测量仪器测取实体的形状尺寸，转化为测量仪器测取实体的形状尺寸，转化为CAD模型，再对模型，再对模型数据进行处理，沿某一方向进行平面模型数据进行处理，沿某一方向进行平面“分层分层”离散离散化，然后通过专用的化，然后通过专用的CAM系统（成形机）对胚料分层成系统（成形机）对胚料分层成形加工，并堆积成原型。形加工，并堆积成原型。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 对工件的几何构成复杂性不敏感，能制造复杂的零件，对工件的几何构成复杂性不敏感，能制造复杂的零件，充分体现

3、设计细节。并能直接制造复合材料零件。充分体现设计细节。并能直接制造复合材料零件。v 快速制造模具。快速制造模具。v 新产品开发中，通过原型（物理模型），设计者可以新产品开发中，通过原型（物理模型），设计者可以很快地评估一次设计的可行性并充分表达其构思。很快地评估一次设计的可行性并充分表达其构思。v 快速成形过程是高度自动化，长时间连续进行的，操快速成形过程是高度自动化，长时间连续进行的，操作简单，可以做到昼夜无人看管，一次开机，可自动完作简单，可以做到昼夜无人看管，一次开机，可自动完成整个工件的加工。成整个工件的加工。v 快速成形技术的制造过程不需要工装模具的投入，其快速成形技术的制造过程不需

4、要工装模具的投入，其成本只与成形机的运行费、材料费及操作者工资有关，成本只与成形机的运行费、材料费及操作者工资有关，与产品的批量无关，很适宜于单件、小批量及特殊、新与产品的批量无关，很适宜于单件、小批量及特殊、新试制品的制造。试制品的制造。v 快速造型中的反向工程具有广泛的应用。快速造型中的反向工程具有广泛的应用。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.1.2 快速成形技术的典型方法快速成形技术的典型方法v 1光固化立体成形光固化立体成形 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 2叠层制造叠层制造 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制

5、模 v 3选择性激光烧结选择性激光烧结 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 4熔丝堆积成形熔丝堆积成形 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 5三维印刷三维印刷 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.2 基于基于RP的快速制模技术的快速制模技术 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.2.1 直接快速模具制造直接快速模具制造 v 直接快速模具制造指的是利用不同类型的快速原型技术直接快速模具制造指的是利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具，然后进行一些必要的后处理和机加工直接制造出模具，然后进行一些必要

6、的后处理和机加工以获得模具所要求的力学性能、尺寸精度和表面粗糙度。以获得模具所要求的力学性能、尺寸精度和表面粗糙度。v 目前，能够直接制造金属模具的快速成形工艺包括：选目前，能够直接制造金属模具的快速成形工艺包括：选择性激光烧结（择性激光烧结（SLS）、形状沉积制造（）、形状沉积制造（SDM）和三维）和三维焊接（焊接（3D Welding）等。）等。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.2.2 间接快速模具制造间接快速模具制造 v 用快速原型制母模，浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂或聚氨用快速原型制母模，浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂或聚氨酯等软材料，可构成软模具。用这种合成材料制

7、造的注酯等软材料，可构成软模具。用这种合成材料制造的注射模，其模具使用寿命可达射模，其模具使用寿命可达505000件。件。v 用快速原型制母模或软模具与熔模铸造、陶瓷型精密铸用快速原型制母模或软模具与熔模铸造、陶瓷型精密铸造、电铸或冷喷等传统工艺结合，即可制成硬模具，能造、电铸或冷喷等传统工艺结合，即可制成硬模具，能批量生产塑料件或金属件。硬模具通常具有较好的机械批量生产塑料件或金属件。硬模具通常具有较好的机械加工性能，可进行局部切削加工，获得更高的精度，并加工性能，可进行局部切削加工，获得更高的精度，并可嵌入镶块、冷却部件和浇道等。可嵌入镶块、冷却部件和浇道等。 压铸模具设计压铸模具设计 第

8、第6章章 快速制模快速制模 v6.3 熔模铸造熔模铸造 熔模铸造工艺流程图熔模铸造工艺流程图 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 1熔模的制造熔模的制造v （1）模料要求）模料要求 v （2）压注熔模）压注熔模v （3）组合）组合v 2制壳制壳v （1）对型壳基本性能的要求）对型壳基本性能的要求 v （2）耐火材料及黏结剂）耐火材料及黏结剂 v （3）制壳工艺）制壳工艺 v 3型壳焙烧与浇注型壳焙烧与浇注 v 4铸件的处理铸件的处理v （1）脱壳）脱壳 （2）切割）切割 （3）碱洗）碱洗 （4）热处理）热处理 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6

9、.4 硅橡胶模具硅橡胶模具v6.4.1 硅橡胶模具材料的类型与特点硅橡胶模具材料的类型与特点 v 缩合型模具硅橡胶的主要组分包括：端基和部分侧基为缩合型模具硅橡胶的主要组分包括：端基和部分侧基为羟基的聚硅氧烷（生胶）、填料、交联剂和硫化促进剂。羟基的聚硅氧烷（生胶）、填料、交联剂和硫化促进剂。v 加成型模具硅橡胶的主要组分包括：端基和部分侧基为加成型模具硅橡胶的主要组分包括：端基和部分侧基为乙烯基的聚硅氧烷（生胶）、含氢硅油（交联剂）、铂乙烯基的聚硅氧烷（生胶）、含氢硅油（交联剂）、铂触媒（催化剂）、白炭黑（填料）。触媒（催化剂）、白炭黑（填料）。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制

10、模快速制模 v6.4.2 硅橡胶模具制作方法硅橡胶模具制作方法 v 1刀割分型面制作法刀割分型面制作法 1-模框与原型样件的间距模框与原型样件的间距 2-浇注系统浇注系统 3-制成模具的横梁制成模具的横梁 4-排气口排气口 5-着色着色胶带标志的分模线胶带标志的分模线 6-模框模框 7-原型样原型样件件 8-透明透明RTV硅橡胶硅橡胶 9-着色胶带着色胶带 10-锁栓和定位线用于切成分模线锁栓和定位线用于切成分模线 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 2哈夫式制作法哈夫式制作法 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.5 电铸模具电铸模具v6.5.

11、1 电铸成形的原理和特点电铸成形的原理和特点v 1电铸成形基本原理电铸成形基本原理 1加热器（电炉）加热器（电炉） 2电铸槽电铸槽 3阳极阳极 4电铸槽电铸槽 5蒸馏水瓶蒸馏水瓶 6直流电源直流电源7玻璃管玻璃管 8母模母模 9搅拌器搅拌器 10温度计温度计 11恒温控制器恒温控制器 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 2电铸成形的特点电铸成形的特点 v 电铸型腔与母模的尺寸误差小（复制性好），误差只有几微米，电铸型腔与母模的尺寸误差小（复制性好），误差只有几微米，表面粗糙度二者相当或电铸型腔比母模略低一些；表面粗糙度二者相当或电铸型腔比母模略低一些；v 把难以加工或不

12、可能直接加工的内形（如斜齿轮模具型腔）转化把难以加工或不可能直接加工的内形（如斜齿轮模具型腔）转化为电铸母模的外形面加工，降低了加工难度；为电铸母模的外形面加工，降低了加工难度；v 可直接用制品做母模来制造型腔；也可用电铸方法复制出已有的可直接用制品做母模来制造型腔；也可用电铸方法复制出已有的模具型腔，减少了很多工艺环节，提高了效率；模具型腔，减少了很多工艺环节，提高了效率；v 电铸获得的型腔或电极可以满足使用要求，一般不需要修整。电电铸获得的型腔或电极可以满足使用要求，一般不需要修整。电铸镍型腔有较好的强度和硬度（抗拉强度铸镍型腔有较好的强度和硬度（抗拉强度14001600MPa，硬度，硬度

13、3550HRC），可以不进行热处理，避免变形。电铸铜电极纯度较），可以不进行热处理，避免变形。电铸铜电极纯度较高，有利于电加工；高，有利于电加工；v 电铸时金属沉积速度缓慢，制造周期长，如电铸镍一般需要电铸时金属沉积速度缓慢，制造周期长，如电铸镍一般需要1周周左右；左右；v 电铸层厚度较薄（一般为电铸层厚度较薄（一般为48mm），不易均匀，具有较大的内），不易均匀，具有较大的内应力，大型电铸件变形显著，且不能承受大的冲击载荷。应力，大型电铸件变形显著，且不能承受大的冲击载荷。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 3电铸设备电铸设备 v 电铸设备主要包括电铸槽、直流电源、

14、恒温控制器和搅电铸设备主要包括电铸槽、直流电源、恒温控制器和搅拌器等。拌器等。v 根据加热的方式不同，电铸槽有内热式和外热式两种。根据加热的方式不同，电铸槽有内热式和外热式两种。v 电铸槽材料常用耐酸搪瓷或硬聚氯乙烯，也可用陶瓷。电铸槽材料常用耐酸搪瓷或硬聚氯乙烯，也可用陶瓷。电铸槽容积按生产需要而定，其底部应装有阀门以便于电铸槽容积按生产需要而定，其底部应装有阀门以便于换液，在上面四周应装有挂置阳极或母模用的框架。换液，在上面四周应装有挂置阳极或母模用的框架。v 恒温控制装置包括加热器、水银导电温度计和恒温控制恒温控制装置包括加热器、水银导电温度计和恒温控制器等。为改善电铸时尖端放电现象，可

15、以定期改变阳极器等。为改善电铸时尖端放电现象，可以定期改变阳极和母模的电流方向（可采用电子换向器实现）。为加大和母模的电流方向（可采用电子换向器实现）。为加大电流密度，提高生产率，应具有搅拌器和循环过滤系统。电流密度，提高生产率，应具有搅拌器和循环过滤系统。为便于观察加工情况应采用特殊照明灯管等。为便于观察加工情况应采用特殊照明灯管等。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v6.5.2 电铸成形的工艺过程电铸成形的工艺过程v 1工艺过程工艺过程 v 产品图样产品图样母模设计母模设计母模制造母模制造前处理前处理电沉积电沉积背背衬加固衬加固脱模脱模精加工精加工电铸件成品电铸件成

16、品v 2母模设计与制造母模设计与制造v 母模尺寸要考虑到型腔尺寸的成形收缩率；母模尺寸要考虑到型腔尺寸的成形收缩率；v 对于非破坏性母模应带有对于非破坏性母模应带有1530的脱模斜度，同时的脱模斜度，同时需考虑脱模措施；需考虑脱模措施；v 承受电铸部分应按制品需要加长承受电铸部分应按制品需要加长35mm，以备电铸，以备电铸后因端部粗糙时割除用；后因端部粗糙时割除用；v 母模上应尽量避免出现尖角、尖棱和深槽；母模上应尽量避免出现尖角、尖棱和深槽；v 母模材料可以是金属，如钢、铜、铝或合金，也可以母模材料可以是金属，如钢、铜、铝或合金，也可以是非金属，如玻璃、塑料和蜡等；是非金属，如玻璃、塑料和蜡

17、等；v 母模设计要便于采用常规手段加工制造。母模设计要便于采用常规手段加工制造。 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 3前处理前处理v 1）镀脱模层）镀脱模层v 2）防水处理）防水处理v 3）镀导电层）镀导电层v 4）引导线和包扎处理）引导线和包扎处理v4电沉积（电铸）电沉积（电铸） v1）电铸镍）电铸镍 v2）电铸铜）电铸铜 v 5背衬加固背衬加固 v 1）喷涂金属）喷涂金属v 2）无机黏结）无机黏结v 3）浇注环氧树脂或低熔点合金）浇注环氧树脂或低熔点合金 压铸模具设计压铸模具设计 第第6章章 快速制模快速制模 v 6脱模脱模v 7精加工精加工 1卸模架卸模架 2母模母模 3电铸型腔电铸型腔4背衬背衬 5模框模框 6垫板垫板压铸模具设计压铸模