RP技术在硅胶模快速成型中的应用.DOC

RP技术在硅胶模快速成型中的应用 摘要：介绍了RP技术原理，重点阐述了利用RP技术制造电话壳硅胶模的过程，强调了制造过程应注意的一些问题，实现了电话壳等壳类零件快速制模和复制，可经济快捷地小批量制作塑料产品，满足使用要求。 关键词：快速成型 电话壳 硅胶模 1快速成型原理 快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术是20世纪80年代末期产生和发展起来的一种从三维CAD模型设计到原型、零件加工的新型制造技术，是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、激光、新材料和精密伺服等多项技术的发展和综合。 RP技术主要应用离散、堆积原理。任何产品都可以看作是许多等厚度的二维平面轮廓沿某一坐标方向叠加而成。RP技术的成型过程是：先由CAD软件设计出所需产品的计算机三维曲面或实体模型，然后根据其工艺要求，将其按一定厚度进行分层切片，把原来的三维CAD模型切分成二维平面几何信息即截面轮廓信息，再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数并生成数控代码；在计算机控制下数控系统以平面加工方式有顺序地连续加工，从而形成各截面轮廓并逐步叠加并使它们自动粘接而成三维产品。现以电话壳硅胶模制造及零件复制为例介绍快速硅胶软模具及零件复制工艺过程。 2快速模具制造方法分类及特点 基于RP的快速模具制造方法依据材料不同，分为软质模具(soft tooling)和硬质模具(hard tooling)两大类。软质模具因其所使用的软质材料(如硅橡胶、环氧树脂等)有别于传统的钢材而得名。目前常见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，对于大批量产品，仍需要制造传统的钢质模具。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、电火花加工法、陶瓷型精密铸造法等。 硅胶软模具采用快速翻制工艺制作，周期短，成本低，可以采用真空注型、压力注型及低压灌注等工艺进行产品复制。由于快速成型价格较贵，为满足快速、低成本、小批量(100件以下)生产需求，应用高分子双组分(硅胶、聚氨酯、树脂)进行快速产品复制的新工艺应运而生，这项新工艺的生产成本一般仅为快速成型的1/ 5~1/ 10，且产品材质接近ABS塑料，可满足大多数客户的使用要求。其可加工范围也较大，可将拼接的大型快速成型产品复制成整体件，大大提高了产品结构强度，因此广受欢迎。 3硅橡胶材料的类型及特性 目前，制模用硅橡胶为双组分液体硅橡胶，分为缩合型和加成型两类。一般来说，缩合型硅橡胶抗剪强度较低，在模具制造过程中易被撕破，因此不适用于那些花纹深、形状复杂的模具。在用缩合型硅橡胶制造厚模具时，缩合交联过程中产生的乙醇等低分子物质难以排出，致使模具在受热时硅橡胶易降解老化而影响其使用寿命;同时乙醇等低分子物质的排出会致使硫化胶体积收缩，从而造成模具尺寸小于相应的原型尺寸，因此，缩合型硅橡胶多用于制作塑料与人造革高频压花模具或一些尺寸要求不高的工艺品制造。加成型硅橡胶在硫化时不会产生低分子化合物，因而具有极低的线收缩率，胶料可以深度固化，而且物理性能、力学性能和耐热老化性能优异，适用于制造相对精密的模具和铸造模具，而且模具制造简单，不损伤原型，仿真性好。 电话壳硅胶模采用加成型ESSIL291型硅胶制作，复制零件材料采用PX215真空注型聚氨酯树脂。 4快速成型样件制作 电话壳快速成型样件是利用Pro/E软件将数据模型的格式转换为STL快速成型系统文件格式，利用Z Printer 310快速成型机对零件进行快速成型的，快速成型样件如图1所示。 图1快速成型样件 5硅胶模具制作工艺及真空复制工艺 5.1成型设备及材料 设备: HZK_IB真空注型机、SET节电型鼓风干燥机。 材料: ESSIL291树脂、ESSIL293LPL固化剂、PX215真空注型聚氨酯树脂。用Pro/E软件由数据模型计算出原型样件体积为96 615mm3，得出样件需硅胶0.100kg。 5.2硅胶模具制作工艺 硅胶模具制作工艺流程如下： 母样准备→模框制作→固定母样→准备硅胶→硅胶抽真空→硅胶灌注→模具抽真空→模具固化→开模→完成。 将快速成型样件按要求进行处理，并对样件表面喷硅油脱模剂，选取图2中的Ⅰ－Ⅰ为分型面，浇口位置如图3所示。 图2分型面的选择 图3浇口位置选择 按样件确定模框尺寸为280 mm×160 mm×160mm，用502胶水把浇口棒粘在母样浇口位置，确保不会脱落，并借助浇口棒将母样固定在模框中。由模具体积计算所需硅胶重量为4.62 kg，按照10∶1的比例称量硅胶基胶和固化剂分别为4.2 kg、0.42kg。将材料加入真空注型机中，按要求混合并进行抽真空和灌注，然后将模框放入鼓风干燥机中固化。固化后取出ABS棒，形成浇注口，用手术刀沿模具分型面