快速模具制造技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/9/25,*,*,第3章 快速模具制造技术,3.1 概 论,一、传统模具制造方法,存在的问题：,1、模具设计制造周期长；,2、模具柔性差。,2021/9/25,1,二、快速模具制造方法,1、直接法,直接法、间接法,SLS：,LOM：金属箔、金属板,（1）金属粉末大功率激光烧结成型法,（2）混合金属粉末激光烧结成型法,其中的一种熔点较低，起粘结剂的作用。,强度、精度和表面粗糙度有待提高。,直接软模制造：用于小批量塑料零件生产,2021/9/25,2,2021/9/25,3,2、间接法,通过LOM、SLS、SLA、FDM等，成型一个RP模型，各种方式转换为金属模具。,硅橡胶制模,电弧喷涂制模,环氧树脂制模,金属粉末烧结制模,熔模铸造制模,2021/9/25,4,表面粗糙度,模具结构,周期,零件尺寸,三、快速模具的局限,模具寿命,精度,2021/9/25,5,3.2 硅橡胶制模技术,一、模具硅橡胶,（1）室温硫化硅橡胶（,RTV,）,（2）热硫化硅橡胶（,HCV,）,硫化前呈液态且流动性很好；,适宜在室温下直接浇注成型；,固化时间仅十几个小时。,原始状态为胶泥状，只能加温碾压成型,1、类型,2021/9/25,6,2、特点,（1）成本低,（2）耐高温 RTV-316 HTV-538,（3）制模速度慢（固化时间 24h）,（4）寿命有限（2040件）,2021/9/25,7,二、硅橡胶模具制作工艺流程,1、原理,2021/9/25,8,2、工艺过程,(1)快速原型的制作,根据硅橡胶及用于成型零件材料的凝固收缩特性，进行适当的尺寸修正；,由于硅橡胶的良好的复制性能，为提高模具的型腔表面质量，需要对原型件的表面进行细致的打磨；,由于硅橡胶中存在一定的水分，为防止LOM制件等因吸水发生层剥离，需进行表面涂层处理。,2021/9/25,9,(2)原型的定位,(3)硅橡胶的计量,2021/9/25,10,(4),硅橡胶的预脱泡,(5),硅橡胶的浇注,浇注基本原则：应尽量减少空气的混入。,垂直浇注,倾斜浇注,液面下浇注,沿壁浇注,(6),硅橡胶的脱泡,(7),硅橡胶的硫化,2021/9/25,11,三、重要考虑因素,1、型框尺寸,2021/9/25,12,2、分型面,基本原则：投影面积最大的面,2021/9/25,13,3、特殊结构零件的型框,2021/9/25,14,4、浇道的位置和方向,基本原则：浇道位置设于原型重心附近,2021/9/25,15,四、经济型硅橡胶模,2021/9/25,16,3.3 电弧喷涂制模技术,一、电弧喷涂基本原理,两根接直流电源的金属丝，,在喷枪前端产生电弧；,熔化的金属丝在压缩空气作,用下，雾化成金属微粒；,金属微粒喷射到原型表面，,层层叠加形成喷涂层。,2021/9/25,17,金属喷涂主要用途：,3、用表面喷涂金属的非金属材料来代替金属制造设备,或部件。,1、用于抗腐蚀、抗高温氧化或耐磨损等防护性涂层；,2、用于修复零件尺寸，如由于大范围磨蚀或局部机械,加工错误而造成构件几何尺寸的不足，可通过金属喷,涂予以修复。,4、用于快速模具制造。,2021/9/25,18,电弧喷涂制模过程,2021/9/25,19,2021/9/25,20,2021/9/25,21,2021/9/25,22,2021/9/25,23,2021/9/25,24,二、电弧喷涂工艺,金属喷涂层、背衬层和钢结构部分,1、电弧喷涂模具的基本结构,2021/9/25,25,（1）喷涂层材料,要求：,低熔点；,低收缩率；,较好的力学性能；,较致密的涂层组织。,注意事项：热收缩,材料：Al-Zn合金,规格：,2mm、,3mm,2021/9/25,26,（2）背衬层材料,树脂砂、环氧树脂、低熔点合金,要求：,流动性好；,可加工性；,高热导率；,低收缩率；,热膨胀系数与涂层金属相近；,具有一定的力学性能。,材料：,2021/9/25,27,2、表面防护剂、脱模剂,（1）聚乙烯醇作表面防护剂的优点,A、在模型与涂层间形成隔离层；,B、兼作脱模剂；,C、降低模型表面粗糙度；,D、使模型与涂层容易分开。,（2）脱模剂的作用,A、为喷涂金属液滴提供结合表面；,B、脱模，即使涂层与基体分开；,C、隔热作用。,2021/9/25,28,（3）脱模剂的选择原则,A、粘度适中，容易铺展成薄膜；,B、耐热；,C、不与原型发生化学反应；,D、不腐蚀模具；,E、表面张力适当。,（4）,聚乙烯醇作脱模剂的优点,2021/9/25,29,三、电弧喷涂制模关键技术,1、原型制作,提高CAD建模精度,对RP原型进行后处理,2、过渡模制作,为防止高温损伤原型,原型,硅胶模,过渡模,3、金属壳制作,2021/9/25,30,四、电弧喷涂工艺参数,1、电弧功率、电流,功率过小，易断弧；,功率过大，金属液滴易氧化、蒸发。,2、空气压力、流量,压力、流量大，雾化效果好，表面质量好；,3、喷涂距离,压力、流量小，金属微滴尺寸大，表面粗糙度较。,距离过大，金属微滴撞击时变形小，结合强度低；,距离过小，温度升高，热应力过大。,2021/9/25,31,4、喷涂角度,遮蔽效应,5、喷枪移动速度,控制每层喷涂层的厚度,2021/9/25,32,五、电弧喷涂注塑模具特点,1、注射压力,2、锁模力,3、模具温度控制,4、保压压力和保压时间,2021/9/25,33,3.4 环氧树脂制模技术,2021/9/25,34,2021/9/25,35,3.5 其它快速模具技术,一、直接注射热塑性塑料制模（AIM）,2021/9/25,36,二、粉末金属浇注模具（KelTool）,2021/9/25,37,KelTool方法主要适用范围：,1、制造长寿命的注塑模；,2、电火花加工用的电极。,KelTool方法优点：(与常规的机加工相比),1、速度快，3周内完成；,2、多套模具和一套模具一样容易制造，且重复性好；,3、可以制造形状复杂、具有精细结构的模具。,KelTool方法缺点：,1、模具尺寸受限制；,2、金属粉末受限制。,2021/9/25,38,三、直接金属粉末激光烧结制模（DMSL）,四、间接金属粉末激光烧结制模（RapidTool）,EOS公司,DTM公司,粉末材料：外层包有粘结剂的金属粉末,粉末材料：青铜和镍合金粉末,孔隙填充：环氧树脂,孔隙填充：渗铜,2021/9/25,39,五、陶瓷型快速模具,2021/9/25,40,六、快速熔模铸造模具（quickcast）,原型,挂浆,烧结,七、电铸快速制造模具,2021/9/25,41,3.6 小 结,直接快速制模,快速制模,间接快速制模,硅橡胶,电弧喷涂,环氧树脂,粉末金属浇注,金属粉末直接烧结（DMSL）,陶瓷型,熔模铸造,电铸,金属粉末间接烧结（RapidTool）,直接注射热塑性塑料制模（AIM）,2021/9/25,42,