快速原型制造方法使用的场合有哪些

如题所述

用快速原型制母模,浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等软材料,可构成软模具。例如,金属与环氧树脂的混合材料在室温下呈胶体状,能在室温下浇注和固化,因此特别适合用来复制模具。用这种合成材料制造的注射模,其模具使用寿命可达50~5000件。用室温固化硅橡胶制作注射模时,寿命一般仅为10~25件。采用硫化硅橡胶模作低熔点合铸造时,模具寿命一般为200~500件。
用快速原型制作母模或软模具与熔模铸造、陶瓷型精密铸造、电铸、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加工性能,可进行局部切削加工,以便获得更高的精度,并可嵌入镶块、冷却部件和烧道等。
(1)硅胶模具 以原型为原样件,采用硫化的有机硅橡胶浇注,直接制造硅橡胶模具,并且由于硅橡胶具有倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件来说,制作浇注完成均可直接取出,这是其相对于其他模具的独特之处。其工艺过程为:制作原型,对原型表面处理,使其具有较好的表面粗糙度→固定放置原型、模框,在原型表面涂脱模剂→将硅橡胶混合体放置在抽真空装置中,抽出其中的气泡,浇注硅橡胶混合体得到硅橡胶模具→硅橡胶固化→沿分型面切开硅橡胶,取出原型,即可得到硅橡胶。如发现模具具有少数的缺陷,可用新调配的硅橡胶修补。
(2)树脂型复合模具 这种方法是以液态的环氧树脂与有机或无机的材料复合作为基体材料,并以原型为基准浇铸模具的一种制模方法。其工艺过程为:原型的制作及表面处理→设计制作模框→选择和设计分型面→在原型表面刷脱模剂(包括分型面)→刷胶衣树脂,目的是防止模具表面受摩擦、碰撞、大气老化和介质腐蚀等,使得模具在实际使用中安全、可靠→浇注凹模→当凹模制造完成后,倒置,同样需在原型表面及分型面上均匀涂脱模剂及胶衣树脂→分开模具,在常温下浇注的模具,一般1~2天基本固化定型,即能分模、取出原型、修模。
低于具有高耐热性、高耐磨性的金属树脂来说,常温固化的环氧树脂常不能满足要求,为此需先用高温固化的环氧树脂。这对于用光敏树脂制作的原型来说,势必带来问题。因为其在70~80℃开始软化,为此需用一个过渡模芯。过渡模芯常用环氧树脂、石膏、硅橡胶、聚氨酯等,以石膏和硅橡胶模芯较多。这种环氧树脂模具制造技术具有工艺简单、模具传导率高、强度高及型面不加工的特点,适宜于塑料折射模、薄板拉深模、吸塑膜和聚氨酯发泡成形模具。
(3)电弧喷涂模 以原型为样模,将熔化金属充分雾化后以一定的速度喷射到样模表面,形成模具型腔表面,背衬充填复合材料,用填充铝的环氧树脂或硅橡胶支撑,将壳与原型分离,得到精密的模具,并加入浇注系统和冷却系统等,连同摸架构成注射模具。其特点是工艺简单、周期短;型腔及表面精细花纹一次同时形成;省去了传统模具加工中的制图、数控加工的热处理等昂贵、费时的工序,不需机加工;模具尺寸精度高,缩短了周期,节约了成本。
(4)化学黏结陶瓷浇注型腔模具 其工艺过程为:用快速原型系统制作母模→浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等软材料,构成软模→移去母模,在软模中浇注化学黏结陶瓷(CBC,陶瓷基合成材料)型腔→在205℃下固化CBC型腔→型腔表面抛光→加入浇注系统和冷却系统等→小批量生产用注射模。这种化学黏结陶瓷型腔的寿命约为300件。
(5)用陶瓷或石膏模浇注塑钢或铁型腔 其工艺过程为:用快速原型系统制作母模→
浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等软材料,构成软模→移去母模→在软模中浇注陶瓷或石膏模→浇注钢或铁型腔→型腔表面抛光→加工浇注系统和冷却系统等→批量生产用注射模。
陶瓷型铸造的优点在于工艺装备简单,所得铸型具有极好的复印性和较小的表面粗糙度以及较高的尺寸精度。它特别适合于零件的小批量生产、复杂形状零件的整体成形制造、工模具制造以及男加工材料成形。
(6)熔模铸造法制造铁/钢模
①仅制作单件铁/钢型腔的工艺过程为:用快速原型系统制造母模→浸母模于陶瓷砂液,形成模壳→在炉中固化模壳,烧去母模→在炉中预热模壳→在模壳中浇注钢或铁型腔→
型腔表面抛光→加入浇注系统和冷却系统等→批量生产用注射模。
②制造多件铁/钢型腔的工艺过程为:用快速原型系统制造母模→用金属表面喷镀,或铝基合成材料,硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯浇注法,构成蜡膜的成型模→在成形模中,用熔化蜡浇注蜡膜→进蜡膜于陶瓷砂液,形成模壳→在炉中固化模壳,熔化蜡膜→在炉中预热模壳→在模壳总浇注钢或铁型腔→型腔表面抛光→加入浇注系统和冷却系统等→批量生产用注射模。
它的优点在于可以利用原型制造形状非常复杂的零件。
(7)化学黏结钢粉浇注型腔模 其工艺过程为:用快速原型系统制造纸质母模→浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等软材料,构成软模→与母模分离→在软模中浇注化学黏结钢粉型腔,在炉中烧除型腔内的粘结剂,浇注钢粉→型腔渗铜→型腔表面抛光→加入浇注系统和冷却系统等→批量生产用注射模。
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