前段內(nèi)容復(fù)習(xí)一.快速成型技術(shù)的原理二.快速成型技術(shù)建立理論基礎(chǔ)三.四大快速成型工藝1.光固化成型法:原理,裝置組成及各裝置作用,影響質(zhì)量因素,特點(diǎn).2.疊層實(shí)體制造工藝:原理,裝置組成及各裝置作用,影響質(zhì)量因素,特點(diǎn).3.絲材選擇性燒結(jié):原理,裝置組成及各裝置作用,影響質(zhì)量因素,特點(diǎn).4.粉末材料激光燒結(jié):原理,裝置組成及各裝置作用,影響質(zhì)量因素,特點(diǎn).四.快速成型前處理過(guò)程五.快速成型工藝工件質(zhì)量的控制.1精選課件第五章快速模具制造2精選課件一.概述

隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈來(lái)愈劇烈，迫使制造業(yè)在不斷改善產(chǎn)品的性能與品質(zhì)的前提下，最大限度地縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、降低成本，以便快速響應(yīng)用戶最新的需求。這種趨勢(shì)在汽車(chē)、摩托車(chē)、電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品、玩具等制造業(yè)顯得尤其突出。

3精選課件

實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的快速、高效開(kāi)發(fā)涉及多種領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，例如，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、新材料，以及產(chǎn)品與相應(yīng)工藝裝備的快速成形、制造等，其中特別是有關(guān)模具的設(shè)計(jì)與制作技術(shù)。4精選課件快速成型技術(shù)由于受到使用材料的限制，不能作為參與實(shí)際工作的零件，僅能用作新產(chǎn)品功能檢驗(yàn)、投放市場(chǎng)試運(yùn)行等方面。因此，便產(chǎn)生了基于快速原型的快速模具制造技術(shù)（RT）。RT技術(shù)的特點(diǎn)：效率高、費(fèi)用低（與傳統(tǒng)的數(shù)控加工模具相比，開(kāi)發(fā)周期和費(fèi)用都降低了1/10~1/3）

5精選課件5.1快速模具的分類(lèi)及基本工藝流程直接法：直接采用RP技術(shù)制作模具（SLS：鋼銅合金注塑模，15萬(wàn)件壽命，但材料在燒結(jié)過(guò)程中收縮變形較大，且不易控制，難以獲得精度高的模具）間接法：利用RP原型間接地翻制模具。6精選課件RT直接法間接法SLS鋼銅合金軟質(zhì)模具SofeToling硬質(zhì)模具HardTooling硅橡膠澆注法金屬噴涂法樹(shù)脂澆注法熔模鑄造法電火花加工陶瓷型精密鑄造7精選課件5.2硅橡膠模具快速制造技術(shù)特點(diǎn)：1、良好的韌性和彈性，易于制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無(wú)拔模斜度甚至有倒拔模，以及深凹槽的零件2、制作周期短、制件質(zhì)量高分類(lèi)：制模用的硅橡膠為雙組分液體硅橡膠，分為縮合型和加成型。8精選課件軟質(zhì)模具的特點(diǎn)：成本低、周期短適合于批量小、品種多、改型快的現(xiàn)代制作模式制品數(shù)量一般為50~5000件9精選課件縮合型模具的硅橡膠羥基聚硅氧烷（生膠）填料交聯(lián)劑硫化劑加成型模具的硅橡膠乙烯基聚硅氧烷含氫硅油（交聯(lián)劑）鉑觸媒（催化劑）白炭黑（填料）10精選課件縮合型模具硅橡膠的抗剪切強(qiáng)度較低，在模具制造過(guò)程中易撕裂，難于成型花紋深、形狀復(fù)雜的模具；成型過(guò)程中由于縮合交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生乙醇物質(zhì)難以完全排出，使模具在受熱時(shí)硅橡膠降解老化，同時(shí)由于乙醇的排出也使得硫化膠的體積收縮，影響模具的尺寸縮小。因此，常用在塑料或人造革生產(chǎn)中的高頻壓花模具，或尺寸要求不高的工藝品制造。11精選課件加成型模具的硅橡膠由于采用加成硫化體系，在成型過(guò)程中不產(chǎn)生低分子化合物，因而具有低得線性收縮率，膠料可以深部固化，且物理、力學(xué)性能和耐熱老化性能優(yōu)異，適用于制造精密模具和鑄造模具，且模具制造工藝簡(jiǎn)單，不損傷原型、仿真性好。12精選課件5.2硅橡膠模具快速制造技術(shù)5.2.1硅橡膠模具的特點(diǎn)

1）硅橡膠具有良好的仿真性、強(qiáng)度和極低的收縮率

2）該材料制造彈性模具簡(jiǎn)單易行，無(wú)需特殊的技術(shù)及設(shè)備

3）模具能經(jīng)受重復(fù)使用和粗劣的操作，能保持制件原型和批量生產(chǎn)產(chǎn)品的精密公差

4）能直接加工出形狀復(fù)雜的零件，免去銑削和打磨加工等工序，而且脫模容易，制造周期短，修模方便

5）硅橡膠模具具有很好的彈性，對(duì)凸凹部分澆注成型后也可直接取出13精選課件二.傳統(tǒng)的制模方法

傳統(tǒng)的制模技術(shù)大都是依據(jù)樣模(母模)，采用拷貝方式(如鑄造、噴涂、電鑄、復(fù)合材料澆注等)來(lái)制造模具主要工作零件(凸、凹?；蚰Ｇ?、模芯)的。14精選課件15精選課件1.傳統(tǒng)制造模具的具體方法(1)機(jī)械加工方法:傳統(tǒng)的切削法16精選課件(2)仿形加工法(3)特種加工法:電火花成型加工法;電火花線切割加工法,電化學(xué)加工法等17精選課件18精選課件電火花加工工件19精選課件傳統(tǒng)的制模方法缺陷①精度低。②制作周期長(zhǎng)，如快速切削鋁模需要2～4周時(shí)間。③柔性差：元件有所改變時(shí)，模具很難修改，不得不重做。20精選課件傳統(tǒng)的制模方法及其缺陷

上述三種缺陷中精度和周期是重要的問(wèn)題，只要解決了樣模精度，模具精度自然就迎刃面解了，因此如何提高樣模精度已成為快速制模技術(shù)繼續(xù)深入發(fā)展的關(guān)鍵，也是我們要加以解決的重要課題。

21精選課件快速成型技術(shù)的應(yīng)用22精選課件快速模具制造快速模具制造（RapidTooling，簡(jiǎn)稱RT），是以RP為技術(shù)支撐而發(fā)展起來(lái)的新型制造技術(shù).它的特點(diǎn)是：1.制模周期短，一般為傳統(tǒng)模具制造的1/3～1/10；2.工藝簡(jiǎn)單，易于推廣；3.制模成本低（僅為傳統(tǒng)制模的1/3～1/5）4.精度和壽命能滿足某種特定的功能需要，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好。23精選課件快速制模技術(shù)分類(lèi)主要有兩大研究方向:1.直接快速制模技術(shù),即用粉末燒結(jié)法,絲狀材料融覆法,疊蹭實(shí)體制造工藝法等制備陶瓷,金屬模.2.間接快速制模技術(shù).通過(guò)快速成型技術(shù)制備母模具,軟模具等,再通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)械加工法來(lái)生產(chǎn)模具的方法.快速制模技術(shù)分類(lèi)24精選課件快速制模方法

間接法是先制作一個(gè)母模，一般由快速成形系統(tǒng)建立，再由這樣的母模制作模具，主要有：（1）用快速成形件作母模，與傳統(tǒng)工藝結(jié)合制造模具

①在快速成形的母模上，澆注蠟、硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨脂等軟材料，從而得到軟模具；②在快速成形的母模上，電鍍、噴涂、燒結(jié)金屬或者陶瓷，從而得到硬模具。（2）與精密鑄造結(jié)合，生產(chǎn)出金屬件，再制造模具

(3)用快速原形件制作電加工的電極25精選課件快速直接制模直接制模是用SLA、SLS、FDM、LOM等快速成型工藝方法直接制造出樹(shù)脂模、陶瓷模和金屬模等模具，其優(yōu)點(diǎn)是制模工藝簡(jiǎn)單、精度較高、工期短，缺點(diǎn)是單件模具成本較高，適用于樣機(jī)、樣件試制。26精選課件快速直接制模1.通過(guò)SLA或SLS法，直接用樹(shù)脂、粉末塑料（如ABS）等制成凸、凹模，可以作成薄板的簡(jiǎn)易沖模，汽車(chē)覆蓋件成形模等。這些簡(jiǎn)易模具的壽命是50～1000件，適用于產(chǎn)品試制階段。27精選課件快速直接制模2.采用特殊的紙質(zhì)利用LOM工藝方法可直接制造出紙質(zhì)模具，堅(jiān)如硬木，可耐200℃高溫，可用作低熔點(diǎn)合金的模具或試制用注塑模以及精密鑄造用的蠟?zāi)３尚文?，還可以代替砂型鑄造用的木模。28精選課件快速直接制模用FDM法直接制成金屬模。將不銹鋼粉末用FDM法制成金屬型后，經(jīng)過(guò)燒結(jié)、滲銅等工藝滲銅等工藝制成了具有復(fù)雜冷卻液道的注塑模。29精選課件快速軟模（SoftTooling）制造

所謂軟模具，是指用硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨脂等材料制作的模具。用快速成形件作母模（凹模），澆注上述材料可形成軟型腔，形成軟模具，這種軟模具可用小批量生產(chǎn)，例如：注塑件、低熔點(diǎn)合金離心鑄造件等。30精選課件

硅橡膠模具制造31精選課件硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)1.制作周期短通常，根據(jù)工件的CAD文件，能在幾天內(nèi)提供硅橡膠軟模，以及用軟模成形的聚氨酯塑料件。與傳統(tǒng)金屬模注塑原型工件相比，用硅橡膠模真空澆注聚氨酯原型，能縮短開(kāi)發(fā)周期高達(dá)90%。2.成本低與CNC機(jī)加工的金屬模相比，軟模的制作費(fèi)用低得多，一般只有金屬模的幾分之一。32精選課件硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)3.彈性好，工件易于脫模在傳統(tǒng)的金屬模中，通常需要設(shè)置脫模斜度，以便使工件成形后順利脫模。用硅橡膠模成形工件時(shí)，由于模具有足夠的彈性，使得往往不必添加脫模斜度，工件就能脫模，從而可大大簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)。4.復(fù)印性能好硅橡膠有優(yōu)良的復(fù)印性能，可良好地再現(xiàn)母模上的細(xì)小特征，基本不會(huì)損失尺寸精度。

33精選課件硅橡膠模的缺點(diǎn)1.導(dǎo)熱性能差2.壽命短3.不能成形真實(shí)的零件4.不能采用熱注射工藝成形工件34精選課件快速軟模制作用材料

快速軟模制作主要用材料為硅橡膠。硅橡膠（SiliconeRubber）是一種分子鍵兼具無(wú)機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性材料，它的分子主鍵由硅原子和氧原子交替組成，其分子式為：35精選課件硅橡膠的分類(lèi)快速模具用的硅橡膠主要有：1.室溫硫化硅橡膠（RoomTemperatureVulcanizedrubber），可以承受316℃的高溫。2.熱硫化硅橡膠（Heat－curedVulcanizedrubber），可以承受538℃的高溫。36精選課件快速軟模材料及特點(diǎn)（1）TE-1089硅橡膠，屬于雙組分室溫硫化硅橡膠，具有優(yōu)異的柔韌性，極強(qiáng)的抗撕強(qiáng)度，及耐高溫、耐化學(xué)腐蝕性。（2）甲基乙烯基硅橡膠，耐高溫性，低溫彈性，耐氣候性，具有卓越的電性能，優(yōu)良的物理機(jī)械性能，耐化學(xué)物質(zhì)性能，透氣性，生理惰性。（3）RTV358，是一種室溫硫化非透明硅橡膠，它在25度加入固化劑，經(jīng)24小時(shí)后初步固化成彈性體。37精選課件快速軟模材料及特點(diǎn)（4）RTV141，是一種室溫硫化透明硅橡膠，它在25度加入固化劑，經(jīng)24—48小時(shí)后初步固化成彈性體。（5）TEKSIL高溫硫化硅橡膠，它比室溫硫化硅橡膠有更好的性能，硬度HSA55—75，抗拉強(qiáng)度12.4—62.1MPA，工作溫度可以達(dá)到150—500度。（6）聚氨酯樹(shù)脂與工程塑料，是三種聚氨酯樹(shù)脂SG95、SG200、2170與三種工程塑料ABS、Nylon6、聚丙烯PP的性能。38精選課件快速軟模材料及特點(diǎn)用于快速軟模的硅橡膠要具有一下特征：1．伸長(zhǎng)率和抗撕強(qiáng)度特別高。2．對(duì)原模具有優(yōu)異的兼容性。3．對(duì)于大多數(shù)化學(xué)物品有極好耐受能力。39精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程40精選課件

硅橡膠模具制造過(guò)程1.原形制備過(guò)程:主要采用快速成型技術(shù).原形制造是硅橡膠模具制造的關(guān)鍵,它的形狀,尺寸和表面粗糙度都會(huì)影響模具的外形.首先使用三維軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型，以STL文件格式保存，將文件輸入快速成形機(jī)利用不同的快速成型工藝作出制件原型，經(jīng)過(guò)后處理作為硅橡膠母模。硅橡膠模具制造過(guò)程41精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程2.制作型框和固定原形首先要分析原型，選擇分型面和澆口位置，選擇不同分型面的目的就是要使得脫模較為方便，不損傷模具，避免模具變形或者影響模具應(yīng)有壽命，然后在分型線處貼上薄的透明膠帶。型框的尺寸影響硅橡膠的用量,所以必須要計(jì)算好合適的尺寸.42精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程3.原形件的固定:利用清潔膠帶紙將定型樣件型框邊緣圍上，要求固定牢固。同時(shí)要注意增加一些排氣空.43精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程4.計(jì)算所須硅橡膠的用量,混合并真空脫泡:硅橡膠的用量必須根據(jù)所造制件的尺寸和型框尺寸以及硅橡膠的比重準(zhǔn)確計(jì)算.同時(shí)要加入適當(dāng)?shù)挠不瘎?攪拌均勻后真空脫炮,脫炮的時(shí)間根據(jù)達(dá)到的真空度來(lái)確定.44精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程5.將抽真空后的硅膠倒入構(gòu)建的圍框內(nèi)，之后，將其放入壓力罐內(nèi)，在0.4~0.6MPa壓力下，保持15~30分鐘以排除混入其中的空氣。45精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程6.硅橡膠固化澆注好的硅橡膠，要在室溫25攝氏度左右放置4－8小時(shí)，待硅橡膠不粘手后，再放入烘箱內(nèi)100攝氏度下保持8小時(shí)左右，這樣即可使硅橡膠充分固化。46精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程7.待完全固化后，拆除圍框，隨分模邊界用手術(shù)刀片沿著定位線對(duì)硅膠模分型。47精選課件硅橡膠模具制造過(guò)程8.把定型樣件完全外露，并取走，得到硅膠模。如果發(fā)現(xiàn)模具有少量缺陷，可以用新配的硅橡膠修補(bǔ)，并經(jīng)同樣固化處理即可。48精選課件快速軟模實(shí)例49精選課件硅橡膠制造模具注意問(wèn)題1.型框尺寸的大小:過(guò)大會(huì)浪費(fèi)硅橡膠的用量,同時(shí)導(dǎo)致取模的難度.過(guò)小不利于澆注.2.選擇合適的分型面:原則是選擇投影面積大的面作為分型面.3.對(duì)于較高的薄壁件,選擇分型面時(shí)要將薄壁放在同一半模中,以防捆綁時(shí)薄壁的變形,影響尺寸誤差.50精選課件4.對(duì)于存在大面積平面形狀的原型,應(yīng)選擇合適的澆注位置和方向.澆注位置應(yīng)選在重心附近.澆注的方向應(yīng)避免大面積平面形狀位于最上面,導(dǎo)致氣體無(wú)法排除.5.在開(kāi)模的時(shí)候,刀的頭部是走直線,到尾走曲線,使硅膠模的分模面形狀不規(guī)則.這樣可以合模時(shí)準(zhǔn)確定位.51精選課件經(jīng)濟(jì)型硅橡膠模制造的一種工藝方法由于硅橡膠材料很貴,尤其是生產(chǎn)大型的單件制品.為此,出現(xiàn)了通過(guò)與石膏混合制作硅橡膠模具的工藝方法.工藝過(guò)程如下:52精選課件1.原型的制作:采用快速成型工藝制作以及后處理工藝2.安放原型:將原型固定在平板上,制作?？?3.在原型表面貼粘土和石膏背襯4.硅橡膠的澆注5.固化6.修理53精選課件硅橡膠模具的應(yīng)用主要生產(chǎn)一些澆注產(chǎn)品,能夠縮短產(chǎn)品的制造時(shí)間,降低成本,提高效率.生產(chǎn)工藝過(guò)程:清洗模具→噴離合劑→組合模具→樹(shù)脂計(jì)算→脫泡混合→真空澆注→硬化→取出54精選課件內(nèi)容總結(jié)1.硅橡膠模具優(yōu)缺點(diǎn)2.工藝過(guò)程3.注意事項(xiàng)4.經(jīng)濟(jì)型硅橡膠模具生產(chǎn)5應(yīng)用55精選課件鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂（CAFE）模鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂（CompositeAluminum-FilledEpoxy）模，是利用快速成形的母模，在室溫下澆鑄鋁基復(fù)合材料，即鋁填充的環(huán)氧樹(shù)脂而形成的模具。這種制模方法快速、經(jīng)濟(jì)，適用于多種樹(shù)脂，可用于注塑20～500件工程熱塑料工件。56精選課件CAFE模的制作過(guò)程1.制作母模與分型板，母?？梢杂肦P或CNC制作。2.在母模表面涂覆一層薄層脫模劑。57精選課件CAFE模的制作過(guò)程3.將母模表面與分型板放置在型框中。4.在型框中靠近母模處設(shè)置冷卻管。58精選課件CAFE模的制作過(guò)程5.預(yù)混精細(xì)研磨鋁粉，雙組分熱固性環(huán)氧樹(shù)脂，并在真空中排氣，去除氣泡。6.在真空狀態(tài)下，將CAFE模用材料澆于母模的外面，并使其固化。59精選課件CAFE模的制作過(guò)程7.將母模于完全固化的CAFE模倒置，拆除分型板，在母模反面于先前固化的CAFE模上涂脫模劑，重復(fù)上述過(guò)程；60精選課件CAFE模的制作過(guò)程8.12小時(shí)后，第二部分CAFE模已經(jīng)完全固化，即型芯和型腔分成彼此分離的兩部分，此時(shí)移去母模；61精選課件CAFE模的制作過(guò)程9.用定位銷(xiāo)使型芯與型腔對(duì)準(zhǔn)，在要求位置鉆推料孔，安裝推料板于推料桿，連接冷卻管，最后整個(gè)裝配件置于標(biāo)準(zhǔn)模架中。62精選課件燒結(jié)工具鋼/碳化鎢－滲銅

（3Dkeltool）模

燒結(jié)工具鋼/碳化鎢－滲銅（3Dkeltool）模3DSystems公司的“Keltool”工藝是粉末燒結(jié)法的代表。該方法是通過(guò)母模復(fù)制的硅橡膠，澆鑄工具鋼粉粒、碳化鎢粉粒和黏結(jié)的混合物，再進(jìn)行燒結(jié)、滲銅而形成的模具。模具的壽命取決于燒結(jié)的材料，一般都在1萬(wàn)件以上。這種模具與鋼模、鋁模有相似的特性，有很好的特征和表面粗糙度，適合幾乎所有的樹(shù)脂。若需要提高模具的精度，可采取添加微細(xì)球狀粉末等措施。63精選課件3Dkeltool模的制作過(guò)程1.由SLA快速成形系統(tǒng)方法生成快速原型，如圖a。64精選課件3Dkeltool模的制作過(guò)程2.將模芯原型放入制模箱中，制模箱中澆入RTV硅膠，固化后取出原型，制成RTV硅橡膠模，如圖b。65精選課件3Dkeltool模的制作過(guò)程3.將硅橡膠放入制模箱中，澆入A6鋼粉、碳化鎢以及環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)劑組成的漿液，如圖c。66精選課件3Dkeltool模的制作過(guò)程4.待漿液固化后，取出模芯初型，放入爐中燒結(jié)。在高溫下，燒去黏結(jié)劑，形成質(zhì)地疏松的A6鋼－碳化鎢模芯。然后對(duì)模芯進(jìn)行滲銅處理，制成全密度的A6鋼－碳化鎢－銅金屬模芯，如圖d。67精選課件3Dkeltool模的制作過(guò)程68精選課件3DKeltool模的主要優(yōu)點(diǎn)1.Keltool模芯材料通常含有70％A6鋼－碳化鎢，因WC硬度高，模具硬度熱處理后可達(dá)40～44HRC，所以耐磨，變形小。2.模具表面質(zhì)量好，拋光后其表面粗糙度可達(dá)20～25μm。3.具有較好的機(jī)械加工性能，可如同傳統(tǒng)模具一樣進(jìn)行后處理，如拋光、磨削、焊接等。4.模具壽命長(zhǎng)，如：對(duì)于填充的熱塑性塑料（如聚丙烯，ABS，尼龍等），有的Keltool鑲塊的壽命高于300萬(wàn)次。69精選課件3DKeltool模的主要優(yōu)點(diǎn)5.keltool因?yàn)楹秀~，因此具有良好的導(dǎo)熱性，可以縮短制件時(shí)間，一副模具約需8天，而用傳統(tǒng)方法需要4～8周。6.該功率制模的收縮率為0.6％，且收縮線性、同向，因此可在形成STL格式文件時(shí)作為變量輸入。7.目前，Keltool工藝制作模芯的最大尺寸為150mm×215mm×145mm，最大體積為2.3L，對(duì)于較大尺寸的模芯，可以分割制作后進(jìn)行組合。8.可制作形狀復(fù)雜，具有細(xì)微特征的模具，相對(duì)成本低。70精選課件3DKeltool模的主要局限1.Keltool模的技術(shù)新，應(yīng)用時(shí)間短，工藝不穩(wěn)定。2.母模必須要精確、穩(wěn)定，因此，對(duì)于尺寸大于125mm以上的模具，快速成形系統(tǒng)不能保證母模的精度在±0.05mm以內(nèi)。71精選課件3DKeltool模的主要局限3.對(duì)于不同的型芯和型腔，甚至對(duì)于同一型芯或者型腔的不同部位，3DKeltool模的精度也會(huì)因收縮率的變化而造成不一致。4.由于精度和一致性的問(wèn)題，有的3DKeltool鑲塊可能需要后續(xù)機(jī)械加工，增加模具制作費(fèi)用和時(shí)間。72精選課件SLA成形的樹(shù)脂殼－鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂背襯（DirectAIM）模

SLA成形的樹(shù)脂殼－鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂背襯模（DirectACESInjectionModeling，簡(jiǎn)稱AIM）是指用SLA的ACES工藝固化的樹(shù)脂殼，并用鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂作背襯而構(gòu)成的模具，其中ACES是AccurateClearExopySolid的縮寫(xiě)，它是由SYSTEMS公司開(kāi)發(fā)的一種SLA快速成型工藝。這種模具的壽命一般只有10～50件，因此壽命短，而且模具制造失敗的風(fēng)險(xiǎn)高，只適合特定的一些樹(shù)脂。73精選課件SLA成形的樹(shù)脂殼－鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂背襯（DirectAIM）模采用AIM工藝可以直接得到注塑模具，它可以在SLA系統(tǒng)上直接成形型芯和型腔的鑲塊，不必進(jìn)行二次處理。但是AIM工藝直接得到的注塑模具缺點(diǎn)也很多：1.固化SLA樹(shù)脂的熱導(dǎo)率只有傳統(tǒng)模具鋼的1/300，所以直接AIM工藝制作的鑲塊散熱慢，用來(lái)注射塑料樣品時(shí)周期很長(zhǎng)；2.用直接AIM工藝制作鑲塊，需要30～40h，費(fèi)用很高；3.直接AIM工藝制作的鑲塊物理性能差4.直接AIM工藝制作的鑲塊工作表面容易因磨損而失效，從而降低AIM模的壽命74精選課件SLA成形的樹(shù)脂殼－鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂背襯（DirectAIM）模因此，常采用的工藝是：在SLA系統(tǒng)上利用制作兩個(gè)ACES薄殼，再用鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂作其背襯，優(yōu)點(diǎn)在于：1.可以節(jié)省成形時(shí)間；2.降低成本，鋁填充的環(huán)氧樹(shù)脂要比SLA樹(shù)脂便宜的多；3.提高熱導(dǎo)率，從而將注塑循環(huán)時(shí)間縮短2min。由此看來(lái)，AIM的制作過(guò)程和CAFé模是類(lèi)似的，只是快速成形的原型件為兩個(gè)薄殼。75精選課件SLS直接燒結(jié)低碳鋼－滲銅模

SLS直接燒結(jié)低碳鋼—滲銅膜的工藝是DTM公司采用專利的SLS過(guò)程開(kāi)發(fā)的，稱作Rapid-ToolTM。使用的材料有PVC、PC、聚合黏結(jié)劑包裹的低碳鋼粉末，聚合黏結(jié)劑包裹的420不銹鋼粉末等等。76精選課件Rapid-ToolTM模建立過(guò)程1.使用Rapid-ToolTM工藝，激光束燒結(jié)低碳鋼和黏結(jié)劑粉粒，使它們?nèi)诤显谝黄?，并一層一層的建立工件，得到半成品件?.半成品的強(qiáng)度很低，只有3MPa，因此，為提高強(qiáng)度，將半成品放入含有25％H2和75％N2的電爐中，當(dāng)爐溫升到700℃時(shí)，幾乎全部的黏結(jié)劑去除，從而形成多孔的零件。77精選課件Rapid-ToolTM模建立過(guò)程3.將半成品件放入一個(gè)爐中，進(jìn)行二次處理，加熱去除黏結(jié)劑，使金屬粉末融合，并在1083攝氏度以上滲入銅，最終獲得全密度的模具。最終的模具為64％體積的金屬和36％體積的銅構(gòu)成。滲銅的目的是改善熱導(dǎo)率。78精選課件低熔點(diǎn)金屬模低熔點(diǎn)合金模是采用熔點(diǎn)較低的有色金屬合金作為鑄模材料，以RP系統(tǒng)或CNC加工的樣件為基礎(chǔ)，在熔箱內(nèi)鑄模成形的一種沖壓模具。常用的低熔點(diǎn)金屬是Sn－Bi合金或者Zn合金。79精選課件低熔點(diǎn)金屬模

低熔點(diǎn)材料是一種非常好的快速模具材料，它具有：1.熔點(diǎn)低，熔化速度快，有利于提高制模效率；2.在熔化狀態(tài)下流動(dòng)性好，成模清晰；3.具有一定的冷脹性，便于固定模具鑲塊及其它部件等特點(diǎn)。4.可以多次重熔，重復(fù)利用。但是由于低熔點(diǎn)合金材料強(qiáng)度低（抗拉強(qiáng)度只有60MPa左右），所以對(duì)于板厚超過(guò)1.5mm的板材就不十分合適了。

80精選課件低熔點(diǎn)金屬模成形過(guò)程1利用快速成形技術(shù)制造沖壓件原型；2將沖壓件原型置于形框中，澆注低熔點(diǎn)合金，得到凹模；3將凹模取出，再次澆注低熔點(diǎn)合金，得到凸模和壓邊圈。4將凸模，凹模，壓邊圈裝配即可得到?jīng)_壓模。81精選課件三維打?。瓭B銅（Prometal）模三維打印－滲銅模（又稱Moldfusion）的工藝是由ExtrucleHone公司與MIT合作開(kāi)發(fā)的，因其工藝過(guò)程類(lèi)似于噴墨打印機(jī)噴墨的過(guò)程，所以稱為三維打印。82精選課件三維打?。瓭B銅（Prometal）模

建立過(guò)程1.鋪粉裝置將一層金屬粉末（不銹鋼粉末）鋪在成形臺(tái)板或前一層粉末上面。2.然后，在三維CAD模型的二維切片數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)噴頭在不銹鋼粉末上噴射一層液態(tài)聚合物（光固化樹(shù)脂黏結(jié)劑），燈光迅速固化不銹鋼粉上的黏結(jié)劑。83精選課件三維打?。瓭B銅（Prometal）模

建立過(guò)程3.工作臺(tái)下降，涂覆另一層不銹鋼粉末，重復(fù)（1）、（2）步驟，直至完成層層堆積得到半成品；4.把半成品放入加熱爐內(nèi)，燒去黏結(jié)劑，然后進(jìn)行二次燒結(jié)與滲銅，最終形成60%鋼和40%銅的金屬模具。84精選課件三維打?。瓭B銅（Prometal）模結(jié)果就是近網(wǎng)狀的部件，強(qiáng)度、可壓縮性與硬度（約30Rc）都接近P20號(hào)鋼。最大尺寸是800mm×800mm×600mm。模具的基本公差小至±0.005，在部件整個(gè)長(zhǎng)度上的變化率是0.002。該模具可以被切削、鉆孔、打磨、涂層或電鍍。這個(gè)過(guò)程也可以使用共形冷卻管，冷卻時(shí)間減少25％～30％。85精選課件纖維增強(qiáng)聚合物壓制（SwifTool）模纖維增強(qiáng)聚合物壓制（SwifTool）模是指用SWIFTTECHNCLOGIESLtd公司開(kāi)發(fā)的SwifTOOlTM技術(shù)制作模具。這種技術(shù)采用纖維增強(qiáng)的熱固性混合物作為制模材料，有很好的強(qiáng)度，不宜斷裂。86精選課件

纖維增強(qiáng)聚合物壓制（SwiftTool）模建立過(guò)程

1.制作母模,可以采RP或CNC技術(shù)制作母模；2.壓制SPC模鑲塊：將母模嵌入塑泥狀SPC的型框中，確定分型面，在母模與SPC材料的上表面噴射脫模劑，再用SPC材料完全覆蓋母模，接著將其放到壓力機(jī)上，分別對(duì)上半模和下半模加壓固化1h，移去母模，得到SPC模鑲塊，主要指凸模和凹模；3.模具裝配：制作推料桿和其它附件，將它們與SPC鑲塊固定在標(biāo)準(zhǔn)模架中，構(gòu)成完整模具。87精選課件纖維增強(qiáng)聚合物壓制（SwiftTool）模

SwiftTool模具的周期只有傳統(tǒng)模的1/10，制作成本只有傳統(tǒng)模的30％～70％，這種模具類(lèi)似于CAFE模，但硬度更高，可用于注塑PP、PE、ABS、POM和PA66等塑料。88精選課件快速生產(chǎn)用模具快速生產(chǎn)用模具應(yīng)該具有精確的幾何形狀、硬度高、良好的表面粗糙度、壽命長(zhǎng)，而且有較高的生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)率，模具不受工件幾何形狀的限制，也無(wú)尺寸的限制，模具的制造周期要比傳統(tǒng)加工模具的制造周期少一半以上。89精選課件快速生產(chǎn)用模具分類(lèi)1.直接金屬激光燒結(jié)模2.燒結(jié)工具鋼/碳化鎢－滲銅（3Dkeltool）模3.直接金屬沉積（DMD）模4.金屬噴射沉積模5.鎳殼電鑄模90精選課件直接金屬激光燒結(jié)模德國(guó)EOS公司開(kāi)發(fā)直接金屬激光燒結(jié)（DirectMetalLaserSintering，簡(jiǎn)稱DMLS）系統(tǒng)。工作原理：激光束按照計(jì)算機(jī)提供的二維切片模型，一層一層燒結(jié)金屬粉末來(lái)得到模具，建立層厚度為0.02～0.1mm。91精選課件直接金屬激光燒結(jié)模模具尺寸可達(dá)250mm×250mm×185mm，機(jī)器建立速度為6.5～54cm3/h，使用于沒(méi)有細(xì)微特征的模具生產(chǎn)，也適用于細(xì)微特征明顯的和重型的注塑模具。92精選課件DMLS系統(tǒng)建立模具的優(yōu)點(diǎn)1.建立模具所用材料為金屬粉末，包括銅－鎳基混合粉、銅－青銅－鎳基混合粉等，所以不需要燒結(jié)黏結(jié)劑的步驟，節(jié)省時(shí)間，交貨時(shí)間為1～2周。2.能夠建立復(fù)雜幾何形狀的模具，也可以在模具里設(shè)置共形冷卻道。93精選課件直接金屬沉積（DMD）模直接金屬沉積（DirectMetalDeposition，DMD）模，也稱直接金屬噴鍍模，是根據(jù)laserEnginerredNetShaping（激光近形制造，簡(jiǎn)稱LENS）技術(shù)制作的模具。94精選課件直接金屬沉積（DMD）模

原理1.由供粉管向基底上噴射金屬粉末。2.大功率的CO2或Nd：YAG激光束聚焦后，選擇性的使（1）步噴射的金屬粉末熔化，形成不斷擴(kuò)大的小熔池，然后迅速冷卻而構(gòu)成工件的截面輪廓。建立模具時(shí)，采用的層厚為0.25mm。建立速度為：16～48cm3/h。95精選課件直接金屬沉積（DMD）模

原理在激光熔化金屬粉末的過(guò)程中，需要通入氬氣，以遮蔽熔池，避免金屬粉末熔化時(shí)發(fā)生氧化，并使粉末表面有更好的濕潤(rùn)性，以便層與層之間能更牢固地相互黏結(jié)。96精選課件直接金屬沉積（DMD）模用材料可用于建立的材料包括D-2，F(xiàn)-7，420和316不銹鋼，H-13，H-19，H-21和P-20等。高碳高鉻型冷作工具鋼——D×碳鎢工具鋼——F×中碳高鉻型熱作模具鋼——H1×鎢系熱作模具鋼——H2×低碳型工具鋼——P×97精選課件直接金屬沉積（DMD）模特點(diǎn)1.模具的零件尺寸不受粉箱大小的限制；2.可用于現(xiàn)有模具的改制和修理；3.可用于模具的表面硬化處理；4.可制造復(fù)合材料的梯度模具，提高模具的機(jī)械性能和熱性能。98精選課件金屬噴射沉積模金屬噴射沉積模是根據(jù)IdahoNationalEngineeringandEnvironmentalLab的快速凝固工藝（RSP，PapidSolidificationProcess）來(lái)得到模具的一種方法。其特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，周期短，型腔及表面精細(xì)花紋一次同時(shí)形成，省去了傳統(tǒng)模具加工中的制圖、數(shù)控加工和熱處理等昂貴、費(fèi)時(shí)的步驟，不需機(jī)加工，模具尺寸精度高，成本低。99精選課件金屬噴射沉積模成形原理熔融的工具鋼或其他合金被壓入噴嘴，與高速流動(dòng)的惰性氣體相遇后形成霧狀熔滴，它噴向并沉積到噴射在通過(guò)SLA、SLS或LOM方法制造石蠟、塑料或陶瓷原型上，復(fù)制出母樣的表面結(jié)構(gòu)形狀,再借助脫模劑使沉積形成的鋼制模具與母樣分離,即可制出所需模具。100精選課件金屬噴射沉積模特點(diǎn)母樣使用的材料取決于噴涂其上的合金材料。對(duì)于噴涂工具鋼來(lái)說(shuō),可選用陶瓷材料,類(lèi)似材料還有鋁氧粉可供選擇。此法可制作注塑模具和沖壓模具，但是為了提高制件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能需要進(jìn)行時(shí)效處理，增加了制模時(shí)間。101精選課件鎳殼電鑄模鎳殼電鑄模是一種正式生產(chǎn)用模具，它采用電鑄原理在母模表面形成鎳殼，在電鍍一層銅或者用化學(xué)黏結(jié)陶瓷作背襯而形成模具。電鑄過(guò)程并不快，但是由于它具有更高的熱導(dǎo)率，從而使成形時(shí)間減少15％～30％。鎳殼電鑄模分為電鑄鎳－銅殼－背襯模和電鑄鎳－陶瓷背襯模。102精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模電鑄鎳－銅殼－背襯?？梢栽谄鋬?nèi)部設(shè)置共形冷卻道，這種工藝稱作Express-ToolTM。103精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程1.用RP系統(tǒng)或者CNC加工制模過(guò)程使用的原模。采用機(jī)加工時(shí)，原模的材料可選用石墨，因?yàn)?，它比鋁更易于加工，更適于電鑄工藝。2.在原模上涂覆一薄層導(dǎo)電性能良好的銀，因?yàn)榧热皇请婂?，所以被鍍物體必須導(dǎo)電，所以需要涂一層銀。104精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程3.將涂銀的原模作陰極，鎳作陽(yáng)極，在銀表面上電鍍一層2～4mm厚的鎳殼，取出原模和其上的鎳殼，在清水中清洗、涼干。105精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程4.在鎳殼背后放置共形冷卻道，并固定。106精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程5.將鍍鎳的原模放入銅電解槽，在鎳殼表面電鍍約20mm厚的銅，并使銅完全包裹共形冷卻道；107精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程6.對(duì)原模－鎳殼－冷卻道－銅殼構(gòu)成的組合件放入模架中，填加背襯，背襯材料可用鋁填充的環(huán)氧樹(shù)脂；108精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程7.取出原模，將制成的型腔固接于模架中，穿過(guò)背襯層/銅層/鎳殼，鉆推料孔。109精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程8.再用同樣的方法制作型芯，得到整個(gè)注塑模。110精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程注塑模中通常須設(shè)置冷卻道，傳統(tǒng)冷卻道為鉆削式DCC(drilledcoolingchannel)，即用鉆頭加工成的一系列互連、直線排列的圓截面通道,這種冷卻道雖然簡(jiǎn)單，但有如下缺點(diǎn)：

a.由于受到注塑件形狀、模具強(qiáng)度與模具結(jié)構(gòu)(如推料桿)等的限制，DCC式冷卻道難于與注塑件的主輪廓形狀共形,使注塑過(guò)程中塑料的各部分冷卻、固化不同步,導(dǎo)致工件翹曲變形大。

b.冷卻效率低。111精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程共形冷卻道CCC（conformalcoolingchannel）的布置與注塑件的主輪廓形狀近似，其截面形狀可為橢圓形。112精選課件電鑄鎳－銅殼－背襯模

制作過(guò)程這種冷卻道不僅能提高冷卻效率,縮短注塑循環(huán)周期（一般為30～50%），而且可顯著縮小模面上的溫差，減小工件中的內(nèi)應(yīng)力與翹曲變形，提高工件的品質(zhì)。113精選課件ExpressTool模的優(yōu)點(diǎn)1.熱導(dǎo)率很高：ExpressTool模熱導(dǎo)率是P－20或H－13工具鋼的5～10倍，模溫分布均勻，冷卻快。2.模具壽命長(zhǎng)：模具壽命可達(dá)30萬(wàn)次。3.生產(chǎn)率高：模具能夠承受約140Mpa注射壓力，427℃的熔化溫度，177℃的模具溫度，生產(chǎn)率與鋼模相比提高了50％以上。114精選課件ExpressTool模的優(yōu)點(diǎn)4.精度高：ExpressTool?？梢詮?fù)制0.1μm一下的原模特征，可以達(dá)到EDM（電火花）生產(chǎn)的模具精度。5.良好的耐腐蝕和耐磨性能：模具表面電鑄的鎳，與傳統(tǒng)鋼模相比，能更好的抗化學(xué)腐蝕，鎳表面硬度達(dá)到20～40HRC。6.注塑件精度高且表面質(zhì)量好，幾乎無(wú)需拋光。115精選課件ExpressTool模的缺點(diǎn)1.與其它RT技術(shù)相比，制模周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。2.模具抗彎強(qiáng)度低。3.注塑溫度限于300℃一下，不能注塑帶有狹長(zhǎng)槽和狹長(zhǎng)孔的注塑件，因?yàn)樗芰系睦渌俾?，造成局部的溫度過(guò)高而損壞模具。116精選課件電鑄鎳－陶瓷背襯（NCC）模電鑄鎳－陶瓷背襯（Nickel-CeramicComposite，簡(jiǎn)稱NCC）模，是由CEMCOM公司發(fā)明的，和ExpressTool相比，背襯材料選用化學(xué)黏結(jié)陶瓷COMTEK66，而且沒(méi)有電鍍銅的過(guò)程，因陶瓷和鎳有相近的熱膨脹系數(shù)，在室溫下能夠固化成形，收縮率只有±0.022%。這一方法具有與SLA工藝同等的精度，可用于注塑模制造，但要解決電鍍工序時(shí)間長(zhǎng)和需處理廢液污染等問(wèn)題。117精選課件電鑄鎳－陶瓷背襯（NCC）模

制作過(guò)程1.制作原模：利用SLA方法生成快速原型。2.電鑄鎳殼：在原型的正反面上電鑄鎳殼，注意在電鍍之前要涂上一層銀，厚約1—5mm。3.澆注CBC陶瓷背襯：在真空條件下，混合CBC（化學(xué)反應(yīng)凝固陶瓷材料CBC，ChermicallyBondedCeramic)材料，在室溫下將CBC材料澆注于鎳殼的正面，然后，置鎳殼于模架之中，18～24h后，CBC呈膠狀，翻轉(zhuǎn)模架，把CBC澆注到鎳殼反面。118精選課件電鑄鎳－陶瓷背襯（NCC）模

制作過(guò)程4.固化CBC陶瓷背襯：等澆注的CBC陶瓷背襯基本固化后（約72h），分離上下模，取出原模，將鎳殼－陶瓷背襯構(gòu)成的型芯與型腔置于烘箱中加熱固化。5.裝配：對(duì)鎳殼－陶瓷背襯模進(jìn)行拋光，鉆推料孔，加工注射澆道，并裝配在模架上。119精選課件快速熔模鑄造（Quick－cast）金屬?？焖偃勰ｈT造（Quick－cast）金屬模屬于精密鑄造的一種，它把RP技術(shù)和熔模技術(shù)結(jié)合在一起，可以迅速制造出各種復(fù)雜的模具和零件。120精選課件熔模技術(shù)1.首先是制作蠟?zāi)＃合災(zāi)Ｖ谱鞯姆椒ㄒ皇菍⑷刍南灩嘧⒌揭越饘倩蛘吖枘z制成的模具內(nèi)來(lái)得到，一個(gè)是用機(jī)械加工的方法制造出來(lái)。2.隨后在其上涂覆上石膏或者陶瓷。3.然后加熱，此時(shí)蠟將熔化而沿著預(yù)先設(shè)置的空洞流出，得到石膏殼或者陶瓷殼，稱為鑄模。121精選課件熔模技術(shù)4.然后以高溫加熱鑄模，以燒除少量殘余的蠟質(zhì)并提高其強(qiáng)度。5.接著向鑄模中澆注金屬液，最后剝離石膏殼或者蠟殼即可得到金屬件。122精選課件Quick-cast模具熔模技術(shù)的長(zhǎng)處是能利用模型制造復(fù)雜的零件，但是制造蠟?zāi)５倪^(guò)程既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián)。

RP技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于它能迅速產(chǎn)生復(fù)雜的原模。Quick-Cast技術(shù)結(jié)合RP技術(shù)和熔模鑄造的優(yōu)勢(shì)，其定義為：用SLA成型的樹(shù)脂件代替失蠟鑄造的石油基蠟?zāi)?，再根?jù)此樹(shù)脂件制造陶瓷殼體，然后進(jìn)行傳統(tǒng)的失蠟鑄造，得到金屬模型。