快速模具基本结构

电弧喷涂模具的基本结构:电弧喷涂模具的基本结构可分为三部分，即金属喷涂层、背衬层和钢结构部分。就锌合金模具而言，其模具的喷涂层由锌合金微滴构成，喷涂时锌合金丝材受热熔化后经压缩气体雾化形成金属微滴，微滴喷射撞击在过渡模表面上，固化形成一层坚硬致密的金属壳层，构成模具型腔的表层，其厚度一般为2~3mm。喷涂层虽然具有一定的强度、硬度、表面粗糙度和良好的导热性能，并能非常精确地复制原型的形状，但由于其厚度较薄，还无法单独承受成形压力，因此不能直接作为模具，必须进行背衬补强。背衬层主要起支撑和增加强度的作用。常用的背衬材料有树脂砂、环氧树脂、低熔点合金等。如:模具需冷却，在浇铸背衬材料前应在背衬层内将冷却管道埋设好，凝固后即固定在模具中。钢结构主要包括模架、模框、镶嵌件等钢质构件。电弧喷涂模具能够合理利用各种性能材料，从外到内，材料呈梯度分布。这是传统制模方法所不能做到的。表面防护剂表面防护剂一般选择聚乙烯醇。水溶性聚乙烯醇既可用传统方法溶成液体喷涂，也可用软刷涂刷。喷(刷)时，宜薄不宜厚，而且应干透后再喷涂金属。木质母模尤其是LOM原型，存在木纹，可用耐热聚氨酯填平并处理光滑，并用"呋喃"树脂加以处理，使其具有较高的光洁度。脱模剂的选用:电弧喷涂技术制作模具，既要求金属微粒均匀致密地贴敷到样模表面，要求形成壳体后能顺利、完整地从样模上分离下来，而且在喷涂过程中要保护好样模，使其表面花纹能经得起喷涂金属微粒的冲击。脱模剂可以起到多种作用: 首先，脱膜剂能够为喷涂金属液滴与模型表面提供可靠的结合表面，使喷涂金属液滴顺利地沉积到模型表面，因为在光滑的表面上喷涂金属时，很多金属颗粒会滑脱;其次，脱模剂能使喷涂层顺利地与模型基体脱开;另外，脱模剂还有隔热作用。 脱模剂的主要要求:对脱模剂的主要要求是有较低表面张力和较好的成膜性能，容易在原模表面均匀铺展，另外脱模剂必须容易从原模和涂层表面清洗掉。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油、聚乙烯醇等。其中，聚乙烯醇最适合于电弧喷涂制模工艺。而硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等脱模剂试验证明不理想，不适合于电弧喷涂制模工艺。

电弧喷涂制模技术具有如下优点: (1)不论原模的材料是金属、木材、或塑料制品，所得到的模具型腔线 条轮廓清晰，外形尺寸不变，因喷涂时原模的表面温度一般不超过60℃，没有热应力和变形问题。 (2)制模效率高，尺寸不受限制，可小至硬币的尺寸，大至制造汽车内顶蓬真空成型模具。 (3)设备投资小，经济效益好。使塑料生产线能迅速更改产品的品种，符合市场的变化要求。 (4)成本优势就越显著。同其他方法相比，此方法成本可节省2~20倍。这是电弧喷涂设备。有电弧喷涂枪，送丝机构，油水分离器，冷却设备，空气压缩机和喷涂电源组成。

电弧喷涂制模的思想起源于20世纪60年代提出的净形热喷涂成型(Net-shapethermalsprayforming)，

基本过程是将熔化的金属雾化，高速喷射沉积于基体上，所获制件的形状与基体相对应，是一种集材料制备与成形于一体的制造方法。电弧喷涂制造模具的最初构想就是在塑料制品原型或木材、蜡、石膏等模型上喷涂一定厚度的金属涂层，然后把涂层从基体上取下来，这就得到了可以复制原模型的模具型腔。这种技术具有制模工艺简单，制作周期短，模具成本低等显著特点，特别适用小批量、多品种的生产使用。 电弧喷涂的工序大致可以分为五个步骤:

清理模型表面、刷脱模剂模型可由许多材料制成，包括木材、塑料、石膏、橡胶等。模型准备个最主要的是涂抹脱模剂。脱棋剂在制模中的作用是两个:首先，它对喷涂到基体上的金属颗粒育粘结作用，否则金属颗粒将不能牢固地吸附在模具表面而易脱落:其次，防止金属涂层对模型的过热烧损、变形、粘附，起到隔热、脱模的作用。将脱模剂均匀地涂在模型表面，并使其干燥成膜。

待脱模剂干燥以后，在最佳的喷涂参数情况下，可以开始在模型上喷涂金属，喷涂时应保证使喷枪连续运动，防止涂层过热变形，涂层厚度一般可控制在2-3mm。

如果模具在工作中要受到内压力或模具必须安装在成型机上工作，模具必须有骨架结构且制成的骨架应带有填料。模具框架制作应注意两个问题:第一，使模具框架材料与涂层材料以及填料的热膨胀性能相匹配:第二，框架的外形尺寸及注射口的选择要根据具体的注射塑机型号确定。

由于在塑料制品生产中，要求模具有良好的导热、散热能力，因此在选择浇注填充材料时，应使填充材料具有较高的热导率和较低的凝固收缩率，同时模具在一定的温度和压力下工作，所以要求填充材料应具有较高的执比强度和耐磨性能。一般地择的填充材料为环氧树脂与铝粉、铝颗粒等金属粉末的混合物环氧树脂使浇注材料喷涂壳体、模具框架有很高的结合强度，有色金属粉末可以提高模具的导热性能，为提高模具的抗磨损性能可在填料中加入铁粉，另外在浇注填充材料时刻安放冷却管，加强模具的散热性能.

如果在模型准备阶段做得比较合适，脱模不会很困难。脱模后要把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净。然后再根掘不同的需要，可以对模具进行抛光等后期制作。先把模型按上、下模的分型面准确地放置在底板上，并用毛刷在模刑表血均匀地棕一层脱模剂;待脱模剂成膜后，在模型表面开始喷涂金属，一直达到所需的涂层厚度为止;把准备好的金属框架放好，框架与底板之间必须密封，这样在倒入境料时才不会泄漏，然后浇注填充材料;待浇注液固化后，将半模倒转，移去底板和可塑性材料。

由于硅橡胶材料的成本较高，因此人们研究了一种通过与石膏混合制作硅橡胶模具的工艺方法，就

是我要介绍的经济型硅橡胶模的制作的工艺方法

利原型进行必要的清理和处理后放置到平台固定好，制作并同定模框，使原型周围距模框的距离均匀.在模框平板表面内涂刷脱模剂.

在原型表面贴粘土或橡皮泥，然后将配好的石膏浆浇注到模框中，待石膏浆固化后，再去掉粘土或橡皮泥层。粘土原型上的粘土或橡皮泥要清洗干净，以免影响模具的表面质量。

根据粘土层的体积，计算所需调配的硅橡胶体积，再加上-定的损耗，进行硅橡胶的调配。调配均匀后，放入抽真空装置中排除硅橡胶混合中的气泡。脱泡后进行硅橡胶挠注。

将浇注好的硅橡胶模具在室温下固化或加热固化。待硅橡胶不粘手后，取出原型，继续在室温下或加热硅橡胶充分固化。

取出原型后，如果发现模具有少量缺损，可以用新调配的硅橡胶修补，并经固化处理即可。这是采用经济硅橡胶模真空浇注制作的树脂产品。

按功能用途可分为塑料模、铸型模、冲压模、锻造模及石墨电极研磨母模。按制模材料可分为简易模也称 作软模、经济模或非钢制模和钢制硬模根。据不同的制模工艺方法,快速模具可分直接快速模具和间接快速模具。塑料模、铸型模、冲压模、锻造模及石墨电极研磨母模。这些我们都比较熟悉，所以在这里就不讲了，我先为大家介绍一下软质和硬质快速模具技术。软质模具因其所使用的软质材料(如硅橡胶、环氧树脂等)有别于传统的钢质材料而得名，目前提出的软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。软质模具生产制品的数量一般为50~5000件，对于上万件乃至几十万件的产品，仍然需要传统的钢质模具。硬质模具指的就是钢质模具，利用RP原型制作钢质模具的主要方法有熔模铸造法、陶瓷型精

基于RP原型的一次转换浇注法制膜工艺流程图

密铸造法、电火花加工法等。

基于快速原型的快速模具制造的方法:首先是先通过RP原型制作母模，然后再通过一次转换制成模具型腔，这样就可以浇注成型产品，当然如大家看到的也可以经过多次转换和电极的方法来得到。

硅橡胶模具快速制造技术即使属于软质模具也是间接制模，硅橡胶模具制造工艺是一种比较普及的快速模具制造方法。由于硅橡胶模具具有良好的柔性和弹性，能够制作结构复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽类的零件，制作周期短，制件质量高，因而备受关注。

(1)原型表向处理。RP法制作的原型在其叠层断层之间一般存在台阶纹或缝隙，需进行打磨和防渗与强化处理等以提高原型的表而光滑程度和抗湿件与抗热件等。只有原型表面足够光滑，才能保证制作的硅胶模型胖的光洁度，进而确保翻制的产品只有较高的表面质量和便于从硅胶模中取出。

(2)制作型框和固定原型。依据原型的几何尺寸和硅胶模胶的要求设计浇注型框的形状和尺寸，型框的尺寸小适中。在固定原型之前，需确定分型面和浇口的位置分型面和浇口位置的确定是十分重要的，它直接影响着浇注产品能者顺利脱模和产品浇注质量的好坏。当分型面和浇口选定并处理完毕后，便将原型固定型框中。

(3)硅橡胶计量、混合并真空脱泡。硅橡胶用量应根据所制作曲型柜尺寸和硅橡胶的比重准确计量。将计量好的硅橡胶添入适当比例的硬化剂，搅拌均匀后进行真空脱泡。脱泡时间应根据达到的真空度来掌握。

(4)硅橡胶浇注及固化。砖橡胶混合体真空脱泡后浇注到已固定好原型的型框中。在浇注过程中，应掌握一定的技巧。硅橡胶浇注后，为确保型腔充填完好，再次进行真空脱泡。脱泡的目的是抽出浇注过程中掺入硅胶中的气体和封闭于原型空腔中的气体，此次脱泡的时间应比浇注前的脱泡时间适当加长，具体时间应根据所选用的硅橡胶材料的可操作时间和原型大小而定。脱泡后，硅胶模可自行硬化或加温硬化。加温硬化可缩短硬化时间。

(5)拆除型框、刀剖开模并且取出原型。当硅橡胶模硬化后，即可将型框拆除并去掉浇道棒等。参照原型分型面的标记进行刀剖开模，将原型取出，并对硅橡胶模的型腔进行必要清理，便可利用所制作的硅橡胶模具在真空状态下进行树脂或塑料产品的制造。

传统的采用锻件或型材通过机械加工获得模具的方法,其设计加工周期长,生产成本高,特别是对形状复杂或 具有内腔的模具,锻造和加工都很困难,甚至不能实现现代工业的发展,对模具技术的要求越来越高综观现代模具技术,正向如下的方向发展:

(1)高精度现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级;

(2)寿命长现代模具的寿命比传统模具的寿命高出一倍如现代模具一般均可达到万次以上,最高可达亿次之多;

(3)高生产率由于采用多工位的级进模、多能模、多腔注塑模和层叠注塑模等先进模具,可以极大地提高生产率,从而带来显著的经济效益如用四工位的注塑模生产塑料汽水瓶,每小时可生产万件以上;

(4)结构复杂随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用,对现代模具的结构形式和型腔的要求也日益复杂，若采用传统的模具制造方法,不仅成本高,生产率低,而且很难保证模具的质量要求。 2传统模具的设计制造技术，根本不能满足市场对模具的要求,所以,长期以来快速、灵活地生产低成本、高寿命,符合使用要求的模具成为模具制造业迫切需要解决的问题将即技术应用到模具制造中,形成一种全新的模具制造技术-基于的模具快速制造好记技术,正在成为技术的一个新的研究热点。

环氧树脂快速制模借用金属浇注方法，将已准备好的浇注原料(树脂均匀掺入添加剂)注入一定的

环氧树脂快速制模

型腔中使其固化(完成聚合或缩聚反应)，从而得到模具的方法。环氧树脂快速制模一般采用常温、常压条件下的静态浇注，固化后无须或仅需少量的切削加工，仅根据模具情况对外形略作修整。直接在快速原型母模上浇注专门树脂的快速制模方法，不像传统金属模具的制作需要高精密的设备进行机加工，大大节省了模具制作的时间和花费。

(1)模型准备当原型用作制模模型时，必须考虑到模具制造的一些具体问题。首先，真实功能零件制造中可能存在材料的收缩，因此，原型的形状和尺寸应该适当修正以补偿材料收缩引起的变形。另一个问题是由制模方法所决定的，用于制造环氧树脂模具的快速原型应带有适当的拔模斜度。

(2)底座制作并固定原型底座的制作要保证与模型及分型面相吻合，底座可以由一些容易刻凿的材料像木材、金属、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制作。

(3)涂脱模剂脱模剂应该涂得尽可能地薄，并且尽可能均匀地涂2~3遍。然而，起增强作用的金属模框和一些镶嵌件不能涂脱模剂。有时，为了使其与环氧树脂连接更好，还应打磨其表面，或将其作为镶嵌结构。将环氧树脂与固化剂和填料及附加物金属粉末等均匀混合，混合过程中必须仔细搅拌，尽可能地防止混进气体。采用真空混料机可以有效地防止气体的混入

(4)浇注树脂应掌握浇注速度尽量均匀，并尽可能使环氧树脂混合料从模框的最低点进入。搭建另一半模具的模框，喷洒脱膜剂，同样过程浇注另一半模具。

(5)取出底座并进行另一半模的制作待树脂混合物基本固化后，将模具小心地翻转过来并移走底座，搭建另一半模的框架，喷洒脱模剂，采用同样的过程浇注另一半模具。

(6)树脂硬化并脱模待树脂完全固化后，移走型框，将上下半模放入后处理的炉子内加热并保温，环氧树脂的硬化过程可以在一定压力下进行。实践证实，压力条件下进行硬化可以防止气孔的产生，并可提高材料的致密度以及模具的精度和表面的光洁度。由于光固化树脂的力学性能较低，而且大部分做成中空结构(为了提高制造速度并节约树脂材料)，因此压力不能太高。硬化过程最好在60℃以下，因为光固化树脂材料的玻璃化转变温度一般在60~80℃之间。当环氧树脂完全硬化后，采用顶模杆或专用起模装置将原型从树脂模具中取出。

(7)模具修整并组装如果环氧树脂模具上存在个别小的缺陷，可以进行手工修整。便可以与标准的或预先设计并加工好的模架进行装配，完成环氧树脂模具的制作，交付使用。

金属面、硬背衬的铸模的快速制作过程 :对于工作压力较高的模具(如震压式和震实式造型机、高压

陶瓷壳砂型的快速制作过程

造型机用模等)，可用下述方法快速制作金属面、硬背衬的铸模。用快速成形机制作母模--涂脱模剂-电弧喷镀在母模表面喷镀金属(厚度为1.6~6.4mm)，形成金属壳体-移去母模-在壳的背面注入金属基合成材料，或环氧树脂-表面抛光-构成金属面、硬背衬的铸模。这种方法的优点是，机械性能较好，而且，由于喷镀所得铸模的轮廓表面紧贴母模的工作面，其精度仅仅取决于母模的精度，喷镀金属层影响喷镀模的精度。因此 ，操作比较简单，精度较易保证。陶瓷壳砂型的快速制作过程:为了获得较精密的金属铸件或铸造金属模(如拉深模、注塑模等)，可以采用陶瓷壳砂型。用快速成形机制作母模-在母模的上粘贴-薄层材料(如蜡片)，其厚度等于所需陶瓷壳的厚度(约3mm)-将母模置于砂箱中，浇注砂型-移去母模及粘贴材料-将母模置于砂型中-浇注陶瓷砂浆-移去母模)-用乙炔喷灯加热、固化陶瓷壳-加入浇注系统，构成陶瓷壳砂型。