快速模具制造技术

快速模具制造技术快速模具制造技术（Rapidtooling，RT）通过RP技术用直接或间接的方法快速、准确地制造所需模具的过程。快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术RT分类直接法--利用RP技术直接制造出模具本身。间接法--利用快速成型件作母模或过渡模具，再通过传统的模具制造方法来制造模具。快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术RT快速模具制造技术及其分类软质模具制造硬质模具制造应用：批量小、品种多、改型快的产品制造方法：硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法生产制品数量：50～5000件应用：大批量的产品制造方法：熔模铸造法、陶瓷型精密铸造法…生产制品数量：上万乃至几十万件快速模具制造技术直接快速制模法(DirectRapidTooling,DRT)1、软模技术采用各种快速成型技术直接将CAD模型(虚拟模型)转换为具有一定机械性能的非金属的原型(物理模型)，在许多场合下可作为软模具使用，用于小批量塑料零件的生产。SLA真空吸塑模（塑料杯、包装盒）快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术直接快速制模法(DirectRapidTooling,DRT)2、准直接快速制模技术通过RP技术生产的模具还需要较多的后续工作才能用于工件的生产，其主要方法：包有粘结剂的金属粉(SLS)金属悬浮液(SLA)带有金属粒子的塑料丝(FDM)半成品粘结剂的去除和渗金属等后续工艺模具快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术直接快速制模法(DirectRapidTooling,DRT)3、直接快速制模技术成型件表面后处理SLS：金属粉末烧结成型模具（作为注塑模、压铸模、锻模使用）直接制造金属模具LOM：金属箔FDM：不锈钢丝快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术直接快速制模法(DirectRapidTooling,DRT)3、直接快速制模技术直接制造铸造用模FDM、SLS：蜡丝或蜡粉精铸用蜡模SLA、LOM、FDM、SLS树脂消失模大大缩短了制模时间，且快速成型的原型水平远比木模要高，强度和尺寸稳定性也优于木模。特别是对于难以加工、需要多种组合的木模，RT优点更为突出。SLA、LOM、FDM、SLS树脂原型砂型铸造用木模代替快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术间接快速制模法(IndirectRapidTooling,IRT)1、通过RP方法成型一个原型，再基于该模型用软质制模材料翻制出模具。（软质模具）2、通过RP技术生产铸模(蜡模、消失模)和铸型(砂型或壳型)，再结合铸造技术生产金属模具。（硬质模具）快速模具制造技术及其分类快速模具制造技术当制造的零件件数较少（批量在20～50件）时，一般采用以RP原型作母模，采用有机硅橡胶浇注制作硅橡胶模。硅橡胶良好的柔性和弹性，对于结构复杂、花纹精细、无拔模斜度（甚至有一定倒拔模斜度）以及具有深凹槽的零件，制件浇注完成后可直接取出。(一)硅橡胶快速制模技术快速模具制造技术应用：快速、容易而廉价地小批量生产各种塑料零件和石蜡模型。特点：制作生产周期为1周左右成本为钢模的1/15～1/20(一)硅橡胶快速制模技术快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术产品三维造型硅橡胶快速制模工艺路线STL文件格式快速制造原型硅橡胶模具产品制造快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶快速制模工艺路线1、RP原型的制造（1）RP原型的设计（制造原型时的各种收缩变形、原型的表面后处理余量）（2）RP原型的制造（3）RP原型后处理（打磨、抛光、喷漆等）快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶快速制模工艺路线2、硅橡胶模具制造（P169：图5-4）3、注型件制造快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例1制作型框硅橡胶的浇注硅橡胶的固化拆除型框取出原型快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术实例2快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶硅橡胶是一种由氧和硅交联成的聚合物制成的独特的合成弹性体，Si-O-Si键是其构成的基本键型。硅橡胶按其硫化温度，分为高温（加热）硫化型（HTV）、室温硫化型（RTV）两大类。高温胶—主要用于制造各种硅橡胶制品室温胶—主要作为粘接剂、灌封材料或模具使用快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术用作硅橡胶模具的硅胶材料要求：●具有较短的固化时间●较高的强度和硬度●较强的抗撕裂性能●线收缩率越小越好●硅橡胶不能与酸碱反应硅橡胶快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶快速制模的若干问题1、型框尺寸型框壁、底面距RP原型：20mm侧挡板高度=RP原型高度+90mm（留出50mm，防止脱泡时硅胶溢出）2、分型面通常选取投影面积最大的面对于高薄壁件，尽量将其整体置于同一半模中。快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶快速制模的若干问题3、型框形状一般：方形、正方形特殊：按原型形状搭建型框（随形型框）4、浇道的位置和方向避免大面积平面形状置于型腔最高位置快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术经济型硅橡胶快速制模工艺方法传统的快速硅橡胶模具制造过程中存在相当严重的硅橡胶浪费现象快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术经济型硅橡胶快速制模工艺方法a.安放原型贴橡皮泥或黏土。对原型进行必要的清理和处理后放置在平板上固定好，制作并固定模框，在原型表面贴橡皮泥或黏土层。b.浇石膏背衬。将配好的石膏浆浇注到模框中。快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术经济型硅橡胶快速制模工艺方法c.去掉橡皮泥或黏土层,并清理型腔。d.硅橡胶浇注。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。e.取出原型，清理型腔并制作另一半模。快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术经济型硅橡胶快速制模工艺方法适于经济型硅胶模的母模结构特征快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术经济型硅橡胶快速制模工艺方法适于经济型硅胶模的母模结构特征快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术经济型硅橡胶快速制模工艺方法适于经济型硅胶模的母模结构特征快速模具制造技术硅橡胶模具的应用(一)硅橡胶快速制模技术中小批量注塑件的生产(可缩短新产品开发周期、减少开发费用、降低开发风险)快速模具制造技术硅橡胶模具的应用(一)硅橡胶快速制模技术对各种原型（快速成形制作的原型件或现有的木材、塑料、金属材质等零件）制作硅橡胶模具，并在真空注型机中快速浇注出无气泡、组织致密的塑料产品。快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术MINI式真空注型机上海坤融机电科技有限公司快速模具制造技术硅橡胶模具的应用通过制作RP模型，采用硅橡胶模翻制ABS塑料样件，云南光学仪器厂快速地实现了新产品开发，含RP原型，制作生产周期为6天。望远镜外壳快速模具制作案例(云南光学仪器厂)(一)硅橡胶快速制模技术快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用快速模具制造技术佛头线圈模具(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用：汽车样件快速试制快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用：汽车样件快速试制快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用：汽车样件快速试制快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用：汽车样件快速试制快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用产品制作流程快速模具制造技术(一)硅橡胶快速制模技术硅橡胶模具的应用产品制作流程视频快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术当模具要求的寿命在3000件以下时，一般采用以RP原型作母模，将低熔点的熔化金属（如锌铝合金）充分雾化后以一定的速度喷射到母模的表面，形成模具型腔表面，充填背衬复合材料，制作锌铝合金软模具。特点：简单，周期短，型腔表面及其精细花纹一次同时形成。其制作周期为1～2周，成本为数控法加工钢模的1/3～1/5。快速模具制造技术以两根分别连接直流电源正负极的金属丝作自耗性电极，利用其端部产生的电弧将金属丝熔化，处于电弧正后方的喷嘴射出高速、高压空气使熔化的金属脱离且雾化成微粒，并以极高速度撞击基体表面，形成光滑、致密、低气孔率的金属涂层。电弧喷涂的基本原理(二)电弧喷涂快速制模技术模具的型腔表面快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂快速制模工艺流程快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂快速制模工艺过程1、RP原型（母模）的制造2、RP原型（母模）的预处理清理模型表面刷脱模剂●提高涂层与表面的附着力，防止金属颗粒的脱落。●能使涂层顺利与模型基体脱开。●隔热作用。聚乙烯醇：良好的成膜性能、耐高温、易清洗（水溶性）快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂快速制模工艺过程3、在模型上喷涂金属，形成金属壳需控制：喷涂环境喷涂厚度喷涂均匀性2～3mm壳体表面的应力应变分布模型表面温度（喷涂→降温（压缩空气吹模型表面）→喷涂）快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂快速制模工艺过程3、在模型上喷涂金属，形成金属壳喷涂工艺参数及其选择电源电压使涂层获得较高强度、硬度、较小孔隙率等性能喷涂电流压缩空气压力与流量喷涂距离喷涂角度喷枪移动速度送丝速度模具型腔质量喷涂生产率金属涂层的致密程度涂层质量、喷涂的成败金属微滴沉积率、涂层组织的疏松度涂层厚度金属微滴沉积率、涂层温度快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂快速制模工艺过程4、制作模具框架5、浇注填充材料材料性能要求●良好流动性●较高导热率、较低收缩率●与喷涂金属壳体有相近的热膨胀系数●具有较高的抗压强度等力学性能最常用：环氧树脂+铝粉结合作用提高模具力学性能、热性能模具体积↑，铝粉比例↑快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂快速制模工艺过程6、脱模（凸、凹模型腔与母模的分离）7、后处理快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂设备CMD-AS1620型电弧喷涂设备电弧喷涂枪控制箱电源送丝装置压缩空气系统快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂材料(1)锌及锌合金锌:在大气或水中具有良好的耐腐蚀性，对钢铁基材具有电化学保护作用。而在酸、碱、盐中不耐腐蚀。在锌中加入铝可以提高喷涂后的耐腐蚀性能。快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂材料(1)锌及锌合金锌喷涂层已广泛应用于室外露天的钢铁构件，如水门闸、桥梁、铁塔和容器等。快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂材料(2)铝及铝合金铝可用作防腐喷涂层，比重轻，价格低廉，在含有二氧化硫的气氛中耐腐蚀效果比较好。在铝及铝合金中加入稀土元素不仅可以提高涂层的结合强度而且可以降低孔隙率。铝还可用作耐热喷涂层。铝在高温作用下，能在铁基体上扩散，与铁发生作用生成抗高温氧化的Fe3Al，从而提高钢材的耐热性。快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂材料(2)铝及铝合金铝涂层己广泛应用于贮水容器、硫磺气体包围中的钢铁构件、食品贮存器、燃烧室、船体和闸门等。快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂材料(3)铜及铜合金纯铜主要用作电器开关和电子元件的导电喷涂层及人像、工艺品、水泥等建筑表面的装饰喷涂层。黄铜喷涂层广泛用于修复磨损及加工超差的零件，修补有铸造砂眼、气孔的黄铜件，也可作为装饰喷涂层使用。铝青铜涂层的结合强度高，抗海水腐蚀能力强，并具有很好的耐腐蚀疲劳和耐磨性。主要用于喷涂水泵叶片、气闸阀门、活塞、轴瓦表面。快速模具制造技术(二)电弧喷涂快速制模技术电弧喷涂材料(4)镍及镍铬合金镍铬合金具有很好的抗高温氧化性能，可在800℃高温下使用，是日前应用很广的热阻材料。镍铬涂层可以耐水蒸气、二氧化