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(最新)快速成型技术-第五章快速模具制造.ppt

(最新)快速成型技术-第五章快速模具制造

精品课件
2019-02-21 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《(最新)快速成型技术-第五章快速模具制造ppt》,可适用于高等教育领域

前段内容复习一快速成型技术的原理二快速成型技术建立理论基础三四大快速成型工艺光固化成型法:原理,装置组成及各装置作用,影响质量因素,特点叠层实体制造工艺:原理,装置组成及各装置作用,影响质量因素,特点丝材选择性烧结:原理,装置组成及各装置作用,影响质量因素,特点粉末材料激光烧结:原理,装置组成及各装置作用,影响质量因素,特点四快速成型前处理过程五快速成型工艺工件质量的控制第五章快速模具制造一概述随着社会的进步与经济的发展市场竞争愈来愈剧烈迫使制造业在不断改善产品的性能与品质的前提下最大限度地缩短新产品的开发周期、降低成本以便快速响应用户最新的需求。这种趋势在汽车、摩托车、电子产品、家电产品、玩具等制造业显得尤其突出。实现新产品的快速、高效开发涉及多种领域的先进技术例如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、新材料以及产品与相应工艺装备的快速成形、制造等其中特别是有关模具的设计与制作技术。二传统的制模方法传统的制模技术大都是依据样模(母模)采用拷贝方式(如铸造、喷涂、电铸、复合材料浇注等)来制造模具主要工作零件(凸、凹模或模腔、模芯)的。传统制造模具的具体方法()机械加工方法:传统的切削法()仿形加工法()特种加工法:电火花成型加工法电火花线切割加工法,电化学加工法等电火花加工工件传统的制模方法缺陷①精度低。②制作周期长如快速切削铝模需要~周时间。③柔性差:元件有所改变时模具很难修改不得不重做。传统的制模方法及其缺陷上述三种缺陷中精度和周期是重要的问题只要解决了样模精度模具精度自然就迎刃面解了因此如何提高样模精度已成为快速制模技术继续深入发展的关键也是我们要加以解决的重要课题。快速成型技术的应用快速模具制造快速模具制造(RapidTooling简称RT)是以RP为技术支撑而发展起来的新型制造技术它的特点是:制模周期短一般为传统模具制造的~工艺简单易于推广制模成本低(仅为传统制模的~)精度和寿命能满足某种特定的功能需要综合经济效益良好。快速制模技术分类快速制模技术分类主要有两大研究方向:直接快速制模技术,即用粉末烧结法,丝状材料融覆法,叠蹭实体制造工艺法等制备陶瓷,金属模间接快速制模技术通过快速成型技术制备母模具,软模具等,再通过传统的机械加工法来生产模具的方法快速制模方法间接法是先制作一个母模一般由快速成形系统建立再由这样的母模制作模具主要有:()用快速成形件作母模与传统工艺结合制造模具①在快速成形的母模上浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料从而得到软模具②在快速成形的母模上电镀、喷涂、烧结金属或者陶瓷从而得到硬模具。()与精密铸造结合生产出金属件再制造模具()用快速原形件制作电加工的电极快速直接制模直接制模是用SLA、SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模等模具其优点是制模工艺简单、精度较高、工期短缺点是单件模具成本较高适用于样机、样件试制。快速直接制模通过SLA或SLS法直接用树脂、粉末塑料(如ABS)等制成凸、凹模可以作成薄板的简易冲模汽车覆盖件成形模等。这些简易模具的寿命是~件适用于产品试制阶段。快速直接制模采用特殊的纸质利用LOM工艺方法可直接制造出纸质模具坚如硬木可耐℃高温可用作低熔点合金的模具或试制用注塑模以及精密铸造用的蜡模成形模还可以代替砂型铸造用的木模。快速直接制模用FDM法直接制成金属模。将不锈钢粉末用FDM法制成金属型后经过烧结、渗铜等工艺渗铜等工艺制成了具有复杂冷却液道的注塑模。快速软模(SoftTooling)制造所谓软模具是指用硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等材料制作的模具。用快速成形件作母模(凹模)浇注上述材料可形成软型腔形成软模具这种软模具可用小批量生产例如:注塑件、低熔点合金离心铸造件等。硅橡胶模具制造硅橡胶模的优点制作周期短通常根据工件的CAD文件能在几天内提供硅橡胶软模以及用软模成形的聚氨酯塑料件。与传统金属模注塑原型工件相比用硅橡胶模真空浇注聚氨酯原型能缩短开发周期高达。成本低与CNC机加工的金属模相比软模的制作费用低得多一般只有金属模的几分之一。硅橡胶模的优点弹性好工件易于脱模在传统的金属模中通常需要设置脱模斜度以便使工件成形后顺利脱模。用硅橡胶模成形工件时由于模具有足够的弹性使得往往不必添加脱模斜度工件就能脱模从而可大大简化模具的设计。复印性能好硅橡胶有优良的复印性能可良好地再现母模上的细小特征基本不会损失尺寸精度。硅橡胶模的缺点导热性能差寿命短不能成形真实的零件不能采用热注射工艺成形工件快速软模制作用材料快速软模制作主要用材料为硅橡胶。硅橡胶(SiliconeRubber)是一种分子键兼具无机和有机性质的高分子弹性材料它的分子主键由硅原子和氧原子交替组成其分子式为:硅橡胶的分类快速模具用的硅橡胶主要有:室温硫化硅橡胶(RoomTemperatureVulcanizedrubber)可以承受℃的高温。热硫化硅橡胶(Heat-curedVulcanizedrubber)可以承受℃的高温。快速软模材料及特点()TE硅橡胶属于双组分室温硫化硅橡胶具有优异的柔韧性极强的抗撕强度及耐高温、耐化学腐蚀性。()甲基乙烯基硅橡胶耐高温性低温弹性耐气候性具有卓越的电性能优良的物理机械性能耐化学物质性能透气性生理惰性。()RTV是一种室温硫化非透明硅橡胶它在度加入固化剂经小时后初步固化成弹性体。快速软模材料及特点()RTV是一种室温硫化透明硅橡胶它在度加入固化剂经小时后初步固化成弹性体。()TEKSIL高温硫化硅橡胶它比室温硫化硅橡胶有更好的性能硬度HSA抗拉强度MPA工作温度可以达到度。()聚氨酯树脂与工程塑料是三种聚氨酯树脂SG、SG、与三种工程塑料ABS、Nylon、聚丙烯PP的性能。快速软模材料及特点用于快速软模的硅橡胶要具有一下特征:.伸长率和抗撕强度特别高。.对原模具有优异的兼容性。  .对于大多数化学物品有极好耐受能力。硅橡胶模具制造过程硅橡胶模具制造过程原形制备过程:主要采用快速成型技术原形制造是硅橡胶模具制造的关键,它的形状,尺寸和表面粗糙度都会影响模具的外形首先使用三维软件进行三维实体造型以STL文件格式保存将文件输入快速成形机利用不同的快速成型工艺作出制件原型经过后处理作为硅橡胶母模。硅橡胶模具制造过程硅橡胶模具制造过程制作型框和固定原形首先要分析原型选择分型面和浇口位置选择不同分型面的目的就是要使得脱模较为方便不损伤模具避免模具变形或者影响模具应有寿命然后在分型线处贴上薄的透明胶带。型框的尺寸影响硅橡胶的用量,所以必须要计算好合适的尺寸硅橡胶模具制造过程原形件的固定:利用清洁胶带纸将定型样件型框边缘围上要求固定牢固。同时要注意增加一些排气空硅橡胶模具制造过程计算所须硅橡胶的用量,混合并真空脱泡:硅橡胶的用量必须根据所造制件的尺寸和型框尺寸以及硅橡胶的比重准确计算同时要加入适当的硬化剂,搅拌均匀后真空脱炮,脱炮的时间根据达到的真空度来确定硅橡胶模具制造过程将抽真空后的硅胶倒入构建的围框内之后将其放入压力罐内在~MPa压力下保持~分钟以排除混入其中的空气。硅橡胶模具制造过程硅橡胶固化浇注好的硅橡胶要在室温摄氏度左右放置-小时待硅橡胶不粘手后再放入烘箱内摄氏度下保持小时左右这样即可使硅橡胶充分固化。硅橡胶模具制造过程待完全固化后拆除围框随分模边界用手术刀片沿着定位线对硅胶模分型。硅橡胶模具制造过程把定型样件完全外露并取走得到硅胶模。如果发现模具有少量缺陷可以用新配的硅橡胶修补并经同样固化处理即可。快速软模实例硅橡胶制造模具注意问题型框尺寸的大小:过大会浪费硅橡胶的用量,同时导致取模的难度过小不利于浇注选择合适的分型面:原则是选择投影面积大的面作为分型面对于较高的薄壁件,选择分型面时要将薄壁放在同一半模中,以防捆绑时薄壁的变形,影响尺寸误差对于存在大面积平面形状的原型,应选择合适的浇注位置和方向浇注位置应选在重心附近浇注的方向应避免大面积平面形状位于最上面,导致气体无法排除在开模的时候,刀的头部是走直线,到尾走曲线,使硅胶模的分模面形状不规则这样可以合模时准确定位经济型硅橡胶模制造的一种工艺方法由于硅橡胶材料很贵,尤其是生产大型的单件制品为此,出现了通过与石膏混合制作硅橡胶模具的工艺方法工艺过程如下:原型的制作:采用快速成型工艺制作以及后处理工艺安放原型:将原型固定在平板上,制作模框在原型表面贴粘土和石膏背衬硅橡胶的浇注固化修理硅橡胶模具的应用主要生产一些浇注产品,能够缩短产品的制造时间,降低成本,提高效率生产工艺过程:清洗模具→喷离合剂→组合模具→树脂计算→脱泡混合→真空浇注→硬化→取出内容总结硅橡胶模具优缺点工艺过程注意事项经济型硅橡胶模具生产应用铝填充环氧树脂(CAFE)模铝填充环氧树脂(CompositeAluminumFilledEpoxy)模是利用快速成形的母模在室温下浇铸铝基复合材料即铝填充的环氧树脂而形成的模具。这种制模方法快速、经济适用于多种树脂可用于注塑~件工程热塑料工件。CAFE模的制作过程制作母模与分型板母模可以用RP或CNC制作。在母模表面涂覆一层薄层脱模剂。CAFE模的制作过程将母模表面与分型板放置在型框中。在型框中靠近母模处设置冷却管。CAFE模的制作过程预混精细研磨铝粉双组分热固性环氧树脂并在真空中排气去除气泡。在真空状态下将CAFE模用材料浇于母模的外面并使其固化。CAFE模的制作过程将母模于完全固化的CAFE模倒置拆除分型板在母模反面于先前固化的CAFE模上涂脱模剂重复上述过程CAFE模的制作过程小时后第二部分CAFE模已经完全固化即型芯和型腔分成彼此分离的两部分此时移去母模CAFE模的制作过程用定位销使型芯与型腔对准在要求位置钻推料孔安装推料板于推料杆连接冷却管最后整个装配件置于标准模架中。烧结工具钢碳化钨-渗铜(Dkeltool)模烧结工具钢碳化钨-渗铜(Dkeltool)模DSystems公司的“Keltool”工艺是粉末烧结法的代表。该方法是通过母模复制的硅橡胶浇铸工具钢粉粒、碳化钨粉粒和黏结的混合物再进行烧结、渗铜而形成的模具。模具的寿命取决于烧结的材料一般都在万件以上。这种模具与钢模、铝模有相似的特性有很好的特征和表面粗糙度适合几乎所有的树脂。若需要提高模具的精度可采取添加微细球状粉末等措施。Dkeltool模的制作过程由SLA快速成形系统方法生成快速原型如图a。Dkeltool模的制作过程将模芯原型放入制模箱中制模箱中浇入RTV硅胶固化后取出原型制成RTV硅橡胶模如图b。Dkeltool模的制作过程将硅橡胶放入制模箱中浇入A钢粉、碳化钨以及环氧树脂黏结剂组成的浆液如图c。Dkeltool模的制作过程待浆液固化后取出模芯初型放入炉中烧结。在高温下烧去黏结剂形成质地疏松的A钢-碳化钨模芯。然后对模芯进行渗铜处理制成全密度的A钢-碳化钨-铜金属模芯如图d。Dkeltool模的制作过程DKeltool模的主要优点Keltool模芯材料通常含有%A钢-碳化钨因WC硬度高模具硬度热处理后可达~HRC所以耐磨变形小。模具表面质量好抛光后其表面粗糙度可达~μm。具有较好的机械加工性能可如同传统模具一样进行后处理如抛光、磨削、焊接等。模具寿命长如:对于填充的热塑性塑料(如聚丙烯ABS尼龙等)有的Keltool镶块的寿命高于万次。DKeltool模的主要优点keltool因为含有铜因此具有良好的导热性可以缩短制件时间一副模具约需天而用传统方法需要~周。该功率制模的收缩率为%且收缩线性、同向因此可在形成STL格式文件时作为变量输入。目前Keltool工艺制作模芯的最大尺寸为mm×mm×mm最大体积为L对于较大尺寸的模芯可以分割制作后进行组合。可制作形状复杂具有细微特征的模具相对成本低。DKeltool模的主要局限Keltool模的技术新应用时间短工艺不稳定。母模必须要精确、稳定因此对于尺寸大于mm以上的模具快速成形系统不能保证母模的精度在±mm以内。DKeltool模的主要局限对于不同的型芯和型腔甚至对于同一型芯或者型腔的不同部位DKeltool模的精度也会因收缩率的变化而造成不一致。由于精度和一致性的问题有的DKeltool镶块可能需要后续机械加工增加模具制作费用和时间。SLA成形的树脂壳-铝填充环氧树脂背衬(DirectAIM)模SLA成形的树脂壳-铝填充环氧树脂背衬模(DirectACESInjectionModeling简称AIM)是指用SLA的ACES工艺固化的树脂壳并用铝填充环氧树脂作背衬而构成的模具其中ACES是AccurateClearExopySolid的缩写它是由SYSTEMS公司开发的一种SLA快速成型工艺。这种模具的寿命一般只有~件因此寿命短而且模具制造失败的风险高只适合特定的一些树脂。SLA成形的树脂壳-铝填充环氧树脂背衬(DirectAIM)模采用AIM工艺可以直接得到注塑模具它可以在SLA系统上直接成形型芯和型腔的镶块不必进行二次处理。但是AIM工艺直接得到的注塑模具缺点也很多:固化SLA树脂的热导率只有传统模具钢的所以直接AIM工艺制作的镶块散热慢用来注射塑料样品时周期很长用直接AIM工艺制作镶块需要~h费用很高直接AIM工艺制作的镶块物理性能差直接AIM工艺制作的镶块工作表面容易因磨损而失效从而降低AIM模的寿命SLA成形的树脂壳-铝填充环氧树脂背衬(DirectAIM)模因此常采用的工艺是:在SLA系统上利用制作两个ACES薄壳再用铝填充环氧树脂作其背衬优点在于:可以节省成形时间降低成本铝填充的环氧树脂要比SLA树脂便宜的多提高热导率从而将注塑循环时间缩短min。由此看来AIM的制作过程和CAFÉ模是类似的只是快速成形的原型件为两个薄壳。SLS直接烧结低碳钢-渗铜模SLS直接烧结低碳钢渗铜膜的工艺是DTM公司采用专利的SLS过程开发的称作RapidToolTM。使用的材料有PVC、PC、聚合黏结剂包裹的低碳钢粉末聚合黏结剂包裹的不锈钢粉末等等。RapidToolTM模建立过程使用RapidToolTM工艺激光束烧结低碳钢和黏结剂粉粒使它们融合在一起并一层一层的建立工件得到半成品件。半成品的强度很低只有MPa因此为提高强度将半成品放入含有%H和%N的电炉中当炉温升到℃时几乎全部的黏结剂去除从而形成多孔的零件。RapidToolTM模建立过程将半成品件放入一个炉中进行二次处理加热去除黏结剂使金属粉末融合并在摄氏度以上渗入铜最终获得全密度的模具。最终的模具为%体积的金属和%体积的铜构成。渗铜的目的是改善热导率。低熔点金属模低熔点合金模是采用熔点较低的有色金属合金作为铸模材料以RP系统或CNC加工的样件为基础在熔箱内铸模成形的一种冲压模具。常用的低熔点金属是Sn-Bi合金或者Zn合金。低熔点金属模低熔点材料是一种非常好的快速模具材料它具有:熔点低熔化速度快有利于提高制模效率在熔化状态下流动性好成模清晰具有一定的冷胀性便于固定模具镶块及其它部件等特点。可以多次重熔重复利用。但是由于低熔点合金材料强度低(抗拉强度只有MPa左右)所以对于板厚超过mm的板材就不十分合适了。低熔点金属模成形过程利用快速成形技术制造冲压件原型将冲压件原型置于形框中浇注低熔点合金得到凹模将凹模取出再次浇注低熔点合金得到凸模和压边圈。将凸模凹模压边圈装配即可得到冲压模。三维打印-渗铜(Prometal)模三维打印-渗铜模(又称Moldfusion)的工艺是由ExtrucleHone公司与MIT合作开发的因其工艺过程类似于喷墨打印机喷墨的过程所以称为三维打印。三维打印-渗铜(Prometal)模建立过程铺粉装置将一层金属粉末(不锈钢粉末)铺在成形台板或前一层粉末上面。然后在三维CAD模型的二维切片数据驱动下通过喷头在不锈钢粉末上喷射一层液态聚合物(光固化树脂黏结剂)灯光迅速固化不锈钢粉上的黏结剂。三维打印-渗铜(Prometal)模建立过程工作台下降涂覆另一层不锈钢粉末重复()、()步骤直至完成层层堆积得到半成品把半成品放入加热炉内烧去黏结剂然后进行二次烧结与渗铜最终形成钢和铜的金属模具。三维打印-渗铜(Prometal)模结果就是近网状的部件强度、可压缩性与硬度(约Rc)都接近P号钢。最大尺寸是mm×mm×mm。模具的基本公差小至±在部件整个长度上的变化率是。该模具可以被切削、钻孔、打磨、涂层或电镀。这个过程也可以使用共形冷却管冷却时间减少%~%。纤维增强聚合物压制(SwifTool)模纤维增强聚合物压制(SwifTool)模是指用SWIFTTECHNCLOGIESLtd公司开发的SwifTOOlTM技术制作模具。这种技术采用纤维增强的热固性混合物作为制模材料有很好的强度不宜断裂。纤维增强聚合物压制(SwiftTool)模建立过程制作母模,可以采RP或CNC技术制作母模压制SPC模镶块:将母模嵌入塑泥状SPC的型框中确定分型面在母模与SPC材料的上表面喷射脱模剂再用SPC材料完全覆盖母模接着将其放到压力机上分别对上半模和下半模加压固化h移去母模得到SPC模镶块主要指凸模和凹模模具装配:制作推料杆和其它附件将它们与SPC镶块固定在标准模架中构成完整模具。纤维增强聚合物压制(SwiftTool)模SwiftTool模具的周期只有传统模的制作成本只有传统模的%~%这种模具类似于CAFE模但硬度更高可用于注塑PP、PE、ABS、POM和PA等塑料。快速生产用模具快速生产用模具应该具有精确的几何形状、硬度高、良好的表面粗糙度、寿命长而且有较高的生产节拍和生产率模具不受工件几何形状的限制也无尺寸的限制模具的制造周期要比传统加工模具的制造周期少一半以上。快速生产用模具分类直接金属激光烧结模烧结工具钢碳化钨-渗铜(Dkeltool)模直接金属沉积(DMD)模金属喷射沉积模镍壳电铸模直接金属激光烧结模德国EOS公司开发直接金属激光烧结(DirectMetalLaserSintering简称DMLS)系统。工作原理:激光束按照计算机提供的二维切片模型一层一层烧结金属粉末来得到模具建立层厚度为~mm。直接金属激光烧结模模具尺寸可达mm×mm×mm机器建立速度为~cmh使用于没有细微特征的模具生产也适用于细微特征明显的和重型的注塑模具。DMLS系统建立模具的优点建立模具所用材料为金属粉末包括铜-镍基混合粉、铜-青铜-镍基混合粉等所以不需要烧结黏结剂的步骤节省时间交货时间为~周。能够建立复杂几何形状的模具也可以在模具里设置共形冷却道。直接金属沉积(DMD)模直接金属沉积(DirectMetalDepositionDMD)模也称直接金属喷镀模是根据laserEnginerredNetShaping(激光近形制造简称LENS)技术制作的模具。直接金属沉积(DMD)模原理由供粉管向基底上喷射金属粉末。大功率的CO或Nd:YAG激光束聚焦后选择性的使()步喷射的金属粉末熔化形成不断扩大的小熔池然后迅速冷却而构成工件的截面轮廓。建立模具时采用的层厚为mm。建立速度为:~cmh。直接金属沉积(DMD)模原理在激光熔化金属粉末的过程中需要通入氩气以遮蔽熔池避免金属粉末熔化时发生氧化并使粉末表面有更好的湿润性以便层与层之间能更牢固地相互黏结。直接金属沉积(DMD)模用材料可用于建立的材料包括DF和不锈钢HHH和P等。高碳高铬型冷作工具钢D×碳钨工具钢F×中碳高铬型热作模具钢H×钨系热作模具钢H×低碳型工具钢P×直接金属沉积(DMD)模特点模具的零件尺寸不受粉箱大小的限制可用于现有模具的改制和修理可用于模具的表面硬化处理可制造复合材料的梯度模具提高模具的机械性能和热性能。金属喷射沉积模金属喷射沉积模是根据IdahoNationalEngineeringandEnvironmentalLab的快速凝固工艺(RSPPapidSolidificationProcess)来得到模具的一种方法。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、数控加工和热处理等昂贵、费时的步骤不需机加工模具尺寸精度高成本低。金属喷射沉积模成形原理熔融的工具钢或其他合金被压入喷嘴与高速流动的惰性气体相遇后形成雾状熔滴它喷向并沉积到喷射在通过SLA、SLS或LOM方法制造石蜡、塑料或陶瓷原型上复制出母样的表面结构形状,再借助脱模剂使沉积形成的钢制模具与母样分离,即可制出所需模具。金属喷射沉积模特点母样使用的材料取决于喷涂其上的合金材料。对于喷涂工具钢来说,可选用陶瓷材料,类似材料还有铝氧粉可供选择。此法可制作注塑模具和冲压模具但是为了提高制件的表面质量和机械性能需要进行时效处理增加了制模时间。镍壳电铸模镍壳电铸模是一种正式生产用模具它采用电铸原理在母模表面形成镍壳在电镀一层铜或者用化学黏结陶瓷作背衬而形成模具。电铸过程并不快但是由于它具有更高的热导率从而使成形时间减少%~%。镍壳电铸模分为电铸镍-铜壳-背衬模和电铸镍-陶瓷背衬模。电铸镍-铜壳-背衬模电铸镍-铜壳-背衬模可以在其内部设置共形冷却道这种工艺称作ExpressToolTM。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程用RP系统或者CNC加工制模过程使用的原模。采用机加工时原模的材料可选用石墨因为它比铝更易于加工更适于电铸工艺。在原模上涂覆一薄层导电性能良好的银因为既然是电镀所以被镀物体必须导电所以需要涂一层银。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程将涂银的原模作阴极镍作阳极在银表面上电镀一层~mm厚的镍壳取出原模和其上的镍壳在清水中清洗、凉干。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程在镍壳背后放置共形冷却道并固定。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程将镀镍的原模放入铜电解槽在镍壳表面电镀约mm厚的铜并使铜完全包裹共形冷却道电铸镍-铜壳-背衬模制作过程对原模-镍壳-冷却道-铜壳构成的组合件放入模架中填加背衬背衬材料可用铝填充的环氧树脂电铸镍-铜壳-背衬模制作过程取出原模将制成的型腔固接于模架中穿过背衬层铜层镍壳钻推料孔。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程再用同样的方法制作型芯得到整个注塑模。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程注塑模中通常须设置冷却道传统冷却道为钻削式DCC(drilledcoolingchannel)即用钻头加工成的一系列互连、直线排列的圆截面通道,这种冷却道虽然简单但有如下缺点:a由于受到注塑件形状、模具强度与模具结构(如推料杆)等的限制DCC式冷却道难于与注塑件的主轮廓形状共形,使注塑过程中塑料的各部分冷却、固化不同步,导致工件翘曲变形大。b冷却效率低。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程共形冷却道CCC(conformalcoolingchannel)的布置与注塑件的主轮廓形状近似其截面形状可为椭圆形。电铸镍-铜壳-背衬模制作过程这种冷却道不仅能提高冷却效率,缩短注塑循环周期(一般为~)而且可显着缩小模面上的温差减小工件中的内应力与翘曲变形提高工件的品质。ExpressTool模的优点热导率很高:ExpressTool模热导率是P-或H-工具钢的~倍模温分布均匀冷却快。模具寿命长:模具寿命可达万次。生产率高:模具能够承受约Mpa注射压力℃的熔化温度℃的模具温度生产率与钢模相比提高了%以上。ExpressTool模的优点精度高:ExpressTool模可以复制μm一下的原模特征可以达到EDM(电火花)生产的模具精度。良好的耐腐蚀和耐磨性能:模具表面电铸的镍与传统钢模相比能更好的抗化学腐蚀镍表面硬度达到~HRC。注塑件精度高且表面质量好几乎无需抛光。ExpressTool模的缺点与其它RT技术相比制模周期长费用高。模具抗弯强度低。注塑温度限于℃一下不能注塑带有狭长槽和狭长孔的注塑件因为塑料的冷速慢造成局部的温度过高而损坏模具。电铸镍-陶瓷背衬(NCC)模电铸镍-陶瓷背衬(NickelCeramicComposite简称NCC)模是由CEMCOM公司发明的和ExpressTool相比背衬材料选用化学黏结陶瓷COMTEK而且没有电镀铜的过程因陶瓷和镍有相近的热膨胀系数在室温下能够固化成形收缩率只有±。这一方法具有与SLA工艺同等的精度可用于注塑模制造但要解决电镀工序时间长和需处理废液污染等问题。电铸镍-陶瓷背衬(NCC)模制作过程制作原模:利用SLA方法生成快速原型。电铸镍壳:在原型的正反面上电铸镍壳注意在电镀之前要涂上一层银厚约mm。浇注CBC陶瓷背衬:在真空条件下混合CBC(化学反应凝固陶瓷材料CBCChermicallyBondedCeramic)材料在室温下将CBC材料浇注于镍壳的正面然后置镍壳于模架之中~h后CBC呈胶状翻转模架把CBC浇注到镍壳反面。电铸镍-陶瓷背衬(NCC)模制作过程固化CBC陶瓷背衬:等浇注的CBC陶瓷背衬基本固化后(约h)分离上下模取出原模将镍壳-陶瓷背衬构成的型芯与型腔置于烘箱中加热固化。装配:对镍壳-陶瓷背衬模进行抛光钻推料孔加工注射浇道并装配在模架上。快速熔模铸造(Quick-cast)金属模快速熔模铸造(Quick-cast)金属模属于精密铸造的一种它把RP技术和熔模技术结合在一起可以迅速制造出各种复杂的模具和零件。熔模技术首先是制作蜡模:蜡模制作的方法一是将熔化的蜡灌注到以金属或者硅胶制成的模具内来得到一个是用机械加工的方法制造出来。随后在其上涂覆上石膏或者陶瓷。然后加热此时蜡将熔化而沿着预先设置的空洞流出得到石膏壳或者陶瓷壳称为铸模。熔模技术然后以高温加热铸模以烧除少量残余的蜡质并提高其强度。接着向铸模中浇注金属液最后剥离石膏壳或者蜡壳即可得到金属件。Quickcast模具熔模技术的长处是能利用模型制造复杂的零件但是制造蜡模的过程既费时又费钱。RP技术的最大优势在于它能迅速产生复杂的原模。QuickCast技术结合RP技术和熔模铸造的优势其定义为:用SLA成型的树脂件代替失蜡铸造的石油基蜡模再根据此树脂件制造陶瓷壳体然后进行传统的失蜡铸造得到金属模型。Quickcast模具制作工艺利用SLA系统上得到原型件。在模型上涂上一层陶瓷浆。在步基础上在模型上涂上细的、难熔的颗粒。、步的作用是得到熔模铸造用的壳体Quickcast模具制作工艺烧去SLA模型在SLA得到的模型上都预留有孔洞所以将步得到的包裹有SLA树脂件的陶瓷壳放入炉中焙烧时其中的树脂将熔化进而从预留的孔洞中流出从而得到陶瓷壳体此时得到的陶瓷壳体强度很低所以要将其转移到另一炉中烧制得到有一定强度的陶瓷壳浇注金属液到壳体去除陶瓷壳分离出金属件。QuickCast技术需要注意的问题如果使用SLA制造的树脂模型作为熔模的话会带来一个问题因为SLA树脂的热膨胀系数要大于陶瓷壳所以如果在上述第步烧去陶瓷壳时会将陶瓷壳涨碎。所以我们使用的SLA熔模大都设计成%以上中空的蜂窝状熔模的厚度为mm这样当内部膨胀时熔模就会碎裂而不会挤破陶瓷壳。QuickCast技术需要注意的问题为保证熔模有一定的强度和尺寸稳定性在成形时内部要放有筋条在烧结熔模时内部的支撑结构也被烧掉。QuickCast技术需要注意的问题在SLA系统上熔模成形后经后固化处理要使熔模内无液态的树脂然后填充排料孔以防止在涂覆陶瓷时陶瓷泥浆浸入。填充的方法是:用熔模铸造蜡或者用浓度像胶体的光敏树脂填充。然后在MPa的正压力下用轻度真空(约MPa)抽吸测试熔模确保无孔洞存在。QuickCast技术需要注意的问题在第步时熔模必须被烧出壳体这取决于两个因素:整个熔模材料的多少和炉子里的环境条件。炉子的环境条件比较简单只要炉子的温度大于树脂的燃烧温度并且有足够的氧气助燃就可以。QuickCast的熔模为蜂窝状所以其材料的多少就取决于材料空隙率。QuickCast技术需要注意的问题材料的空隙率是指散粒材料在某堆积体积中颗粒之间的空隙体积占总体积的比例。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。显然空隙率越大材料就越少也就越容易烧尽。硅砂直接激光烧结模硅砂直接激光烧结模是利用RP技术直接烧结硅砂从而得到铸造用的模具。硅砂直接激光烧结模由CAD软件设计三维模型并将其转化成STL格式文件然后将三维模型切片得到二维截面轮廓并将其输入到高温激光制造(HTLM)系统中将硅砂和硅酸盐溶液组成的混合物铺在低碳钢上使用激光对其烧结作为基底硅砂直接激光烧结模在这个基底上铺上砂粉设置适当的烧结参数按照二维截面轮廓。激光束选择性地烧结砂粉这样一层一层建立模具将模具渗透硅酸盐溶液在℃温度下加热h以改善模具的强度、表面粗糙度和密度。为了得到有较好的表面粗糙度的模具必须选用较细的砂粒和较薄的烧结层厚度。快速制作电极模具制作RP原型利用RP原型翻制石墨电极研具快速成型制作的电极母模电极研具快速制作电极模具利用研具制造石墨电极然后用电火花加工金属模具。研磨的石墨电极电火花加工后的连杆钢模快速模具发展趋势探索RP技术与化学镀、电铸、电弧喷涂、等离子喷涂、等离子熔射成型、浇注、精密铸造、成型电极加工等特种加工方法进行有效组合的工艺技术充分发挥快速成型技术与特种加工技术各自的优势在精度和效率方面互相取长补短为金属模具的快速制造提供崭新的技术手段。

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