快速模具制造技术.pptx

第第3章章 快速模具制造快速模具制造(zhzo)技术技术3.1 概概 论论一、传统模具一、传统模具(mj)(mj)制造制造方法方法存在存在(cnzi)(cnzi)的的问题：问题：1 1、模具设计制造周期长；、模具设计制造周期长；2 2、模具柔性差。、模具柔性差。第一页，共42页。二、快速二、快速(kui s)(kui s)模具制模具制造方法造方法1 1、直接、直接(zhji)(zhji)法法直接直接(zhji)(zhji)法、法、间接法间接法SLSSLS：LOMLOM：金属箔、金属板：金属箔、金属板（1）金属粉末大功率激光烧结成型法）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）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。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。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直接软模制造：用于小批量塑料零件生产第二页，共42页。第三页，共42页。2 2、间接、间接(jin ji)(jin ji)法法 通过通过LOM、SLS、SLA、FDM等，成型一个等，成型一个RP模型，各模型，各种方式转换种方式转换(zhunhun)为金属模具。为金属模具。硅橡胶制模硅橡胶制模电弧电弧(dinh)喷涂制模喷涂制模环氧树脂制模环氧树脂制模金属粉末烧结制模金属粉末烧结制模熔模铸造制模熔模铸造制模第四页，共42页。表面表面(biomin)粗粗糙度糙度模具模具(mj)结结构构周期周期(zhuq)零件尺寸零件尺寸三、快速模具的局限三、快速模具的局限模具寿命模具寿命精度精度第五页，共42页。3.2 硅橡胶制模技术硅橡胶制模技术(jsh)一、模具一、模具(mj)(mj)硅硅橡胶橡胶（1 1）室温）室温(sh wn)(sh wn)硫化硅橡胶硫化硅橡胶（RTVRTV）（2 2）热硫化硅橡胶（）热硫化硅橡胶（HCVHCV）硫化前呈液态且流动性很好；硫化前呈液态且流动性很好；适宜在室温下直接浇注成型；适宜在室温下直接浇注成型；固化时间仅十几个小时。固化时间仅十几个小时。原始状态为胶泥状，只能加温碾压成型原始状态为胶泥状，只能加温碾压成型1、类型、类型第六页，共42页。2、特点、特点(tdin)（1）成本低）成本低（2）耐高温）耐高温 RTV-316 HTV-538（3）制模速度慢（固化时间）制模速度慢（固化时间(shjin)24h）（4）寿命）寿命(shumng)有限（有限（2040件）件）第七页，共42页。二、硅橡胶模具二、硅橡胶模具(mj)(mj)制作工艺流程制作工艺流程1、原理、原理(yunl)第八页，共42页。2、工艺、工艺(gngy)过程过程(1)(1)快速原型快速原型(yunxng)(yunxng)的制作的制作 根据硅橡胶及用于成型零件材料的凝固根据硅橡胶及用于成型零件材料的凝固(nngg)收缩特性，进行适当的尺寸修正；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；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，为防止由于硅橡胶中存在一定的水分，为防止LOM制件等制件等因吸水发生层剥离，需进行表面涂层处理。因吸水发生层剥离，需进行表面涂层处理。第九页，共42页。(2)(2)原型原型(yunxng)(yunxng)的定位的定位(3)(3)硅橡胶的计量硅橡胶的计量(jling)(jling)第十页，共42页。(4)(4)硅橡胶的预脱泡硅橡胶的预脱泡(5)(5)硅橡胶的浇注硅橡胶的浇注(jio zh)(jio zh)浇注基本浇注基本(jbn)原则：应尽量减少空气的混入。原则：应尽量减少空气的混入。垂直垂直(chuzh)(chuzh)浇注浇注倾斜浇注倾斜浇注液面下浇注液面下浇注沿壁浇注沿壁浇注(6)(6)硅橡胶的脱泡硅橡胶的脱泡(7)(7)硅橡胶的硫化硅橡胶的硫化第十一页，共42页。三、重要三、重要(zhngyo)(zhngyo)考虑因素考虑因素1、型框尺寸、型框尺寸(ch cun)第十二页，共42页。2、分型面、分型面基本原则基本原则(yunz)：投影面积最大的面：投影面积最大的面第十三页，共42页。3、特殊、特殊(tsh)结构零件的型框结构零件的型框第十四页，共42页。4、浇道的位置、浇道的位置(wi zhi)和方向和方向基本原则：浇道位置设于原型基本原则：浇道位置设于原型(yunxng)重心附近重心附近第十五页，共42页。四、经济型硅橡胶模四、经济型硅橡胶模第十六页，共42页。3.3 电弧电弧(dinh)喷涂制喷涂制模技术模技术一、电弧一、电弧(dinh)(dinh)喷涂基本喷涂基本原理原理两根接直流电源的金属丝，两根接直流电源的金属丝，在喷枪前端产生在喷枪前端产生(chnshng)电弧；电弧；熔化的金属丝在压缩空气作熔化的金属丝在压缩空气作用下，雾化成金属微粒；用下，雾化成金属微粒；金属微粒喷射到原型表面，金属微粒喷射到原型表面，层层叠加形成喷涂层。层层叠加形成喷涂层。第十七页，共42页。金属金属(jnsh)喷涂主要用途：喷涂主要用途：3、用表面喷涂金属、用表面喷涂金属(jnsh)的非金属的非金属(jnsh)材料来代替金属材料来代替金属(jnsh)制造设备制造设备或部件。或部件。1、用于抗腐蚀、抗高温氧化、用于抗腐蚀、抗高温氧化(ynghu)或耐磨损等防护性涂层；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、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。涂予以修复。4、用于快速模具制造。、用于快速模具制造。第十八页，共42页。电弧电弧(dinh)喷涂制模过程喷涂制模过程第十九页，共42页。第二十页，共42页。第二十一页，共42页。第二十二页，共42页。第二十三页，共42页。第二十四页，共42页。二、电弧二、电弧(dinh)(dinh)喷涂工艺喷涂工艺金属金属(jnsh)喷涂层、背衬层和钢结构部分喷涂层、背衬层和钢结构部分1 1、电弧喷涂模具的基本、电弧喷涂模具的基本(jbn)(jbn)结构结构第二十五页，共42页。（1）喷涂层材料）喷涂层材料(cilio)要求要求(yoqi)：低熔点；低熔点；低收缩率；低收缩率；较好的力学性能；较好的力学性能；较致密的涂层组织。较致密的涂层组织。注意事项：热收缩注意事项：热收缩材料材料(cilio)：Al-Zn合金合金规格：规格：2mm、3mm第二十六页，共42页。（2）背衬层材料）背衬层材料(cilio)树脂砂、环氧树脂树脂砂、环氧树脂(hun yn sh zh)、低熔点合金、低熔点合金要求：要求：流动性好；流动性好；可加工性；可加工性；高热导率；高热导率；低收缩率；低收缩率；热膨胀系数与涂层金属热膨胀系数与涂层金属(jnsh)相相近；近；具有一定的力学性能。具有一定的力学性能。材料：材料：第二十七页，共42页。2 2、表面、表面(biomin)(biomin)防护剂、脱模剂防护剂、脱模剂（1 1）聚乙烯醇作表面防护）聚乙烯醇作表面防护(fngh)(fngh)剂的优剂的优点点A A、在模型与涂层间形成、在模型与涂层间形成(xngchng)(xngchng)隔离层；隔离层；B B、兼作脱模剂；、兼作脱模剂；C C、降低模型表面粗糙度；、降低模型表面粗糙度；D D、使模型与涂层容易分开。、使模型与涂层容易分开。（2 2）脱模剂的作用）脱模剂的作用A A、为喷涂金属液滴提供结合表面；、为喷涂金属液滴提供结合表面；B B、脱模，即使涂层与基体分开；、脱模，即使涂层与基体分开；C C、隔热作用。、隔热作用。第二十八页，共42页。（3 3）脱模剂的选择）脱模剂的选择(xunz)(xunz)原则原则A A、粘度适中、粘度适中(shzhng)(shzhng)，容易铺展，容易铺展成薄膜；成薄膜；B B、耐热、耐热(nai r)(nai r)；C C、不与原型发生化学反应；、不与原型发生化学反应；D D、不腐蚀模具；、不腐蚀模具；E E、表面张力适当。、表面张力适当。（4 4）聚乙烯醇作脱模剂的优点聚乙烯醇作脱模剂的优点第二十九页，共42页。三、电弧三、电弧(dinh)(dinh)喷涂制模关喷涂制模关键技术键技术1 1、原型、原型(yunxng)(yunxng)制制作作提高提高(t go)CAD(t go)CAD建建模精度模精度对对RPRP原型进行后处理原型进行后处理2 2、过渡模制作、过渡模制作为防止高温损伤原型为防止高温损伤原型原型原型硅胶模硅胶模过渡模过渡模3 3、金属壳制作、金属壳制作第三十页，共42页。四、电弧喷涂工艺四、电弧喷涂工艺(gngy)(gngy)参参数数1 1、电弧、电弧(dinh)(dinh)功率、功率、电流电流功率功率(gngl)(gngl)过小，易断过小，易断弧；弧；功率过大，金属液滴易氧化、蒸发。功率过大，金属液滴易氧化、蒸发。2 2、空气压力、流量、空气压力、流量压力、流量大，雾化效果好，表面质量好；压力、流量大，雾化效果好，表面质量好；3 3、喷涂距离、喷涂距离压力、流量小，金属微滴尺寸大，表面粗糙度较。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。距离过小，温度升高，热应力过大。第三十一页，共42页。4 4、喷涂角度、喷涂角度(jiod)(jiod)遮蔽遮蔽(zhb)(zhb)效效应应5 5、喷枪移动、喷枪移动(ydng)(ydng)速度速度控制每层喷涂层的厚度控制每层喷涂层的厚度第三十二页，共42页。五、电弧五、电弧(dinh)(dinh)喷涂注塑模喷涂注塑模具特点具特点1 1、注射、注射(zhsh)(zhsh)压力压力2 2、锁模力、锁模力3 3、模具、模具(mj)(mj)温度控温度控制制4 4、保压压力和保压时间、保压压力和保压时间第三十三页，共42页。3.4 环氧树脂环氧树脂(hun yn sh zh)制模技术制模技术第三十四页，共42页。第三十五页，共42页。3.5 其它快速模具其它快速模具(mj)技术技术一、直接一、直接(zhji)(zhji)注射热塑性塑料制模注射热塑性塑料制模（AIMAIM）第三十六页，共42页。二、粉末金属二、粉末金属(jnsh)(jnsh)浇注模具浇注模具（KelToolKelTool）第三十七页，共42页。KelToolKelTool方法方法(fngf)(fngf)主要适用范主要适用范围：围：1 1、制造、制造(zhzo)(zhzo)长寿命的注塑长寿命的注塑模；模；2 2、电火花加工、电火花加工(ji gng)(ji gng)用用的电极。的电极。KelToolKelTool方法优点：方法优点：(与常规的机加工相比与常规的机加工相比)1 1、速度快，、速度快，3 3周内完成；周内完成；2 2、多套模具和一套模具一样容易制造，且重复性好；、多套模具和一套模具一样容易制造，且重复性好；3 3、可以制造形状复杂、具有精细结构的模具。、可以制造形状复杂、具有精细结构的模具。KelToolKelTool方法缺点：方法缺点：1 1、模具尺寸受限制；、模具尺寸受限制；2 2、金属粉末受限制。、金属粉末受限制。第三十八页，共42页。三、直接金属粉末激光三、直接金属粉末激光(jgung)(jgung)烧结制模烧结制模（DMSLDMSL）四、间接四、间接(jin ji)(jin ji)金属粉末激光烧结制模金属粉末激光烧结制模（RapidToolRapidTool）EOS公司公司(n s)DTM公司公司粉末材料：外层包有粘结剂的金属粉末粉末材料：外层包有粘结剂的金属粉末粉末材料：青铜和镍合金粉末粉末材料：青铜和镍合金粉末孔隙填充：环氧树脂孔隙填充：环氧树脂孔隙填充：渗铜孔隙填充：渗铜第三十九页，共42页。五、陶瓷型快速五、陶瓷型快速(kui(kui s)s)模具模具第四十页，共42页。六、快速六、快速(kui s)(kui s)熔模铸造模具熔模铸造模具（quickcastquickcast）原型原型(yun(yunxng)xng)挂浆挂浆烧结烧结(shoj(shoji)i)七、电铸快速制造模具七、电铸快速制造模具第四十一页，共42页。3.6 小小 结结直接直接(zhji)(zhji)快快速制模速制模快速快速(kui s)制模制模间接间接(jin ji)(jin ji)快速制模快速制模硅橡胶硅橡胶电弧喷涂电弧喷涂环氧树脂环氧树脂粉末金属浇注粉末金属浇注金属粉末直接烧结（金属粉末直接烧结（DMSLDMSL）陶瓷型陶瓷型熔模铸造熔模铸造电铸电铸金属粉末间接烧结（金属粉末间接烧结（RapidToolRapidTool）直接注射热塑性塑料制模（直接注射热塑性塑料制模（AIMAIM）第四十二页，共42页。