快速制模2过渡模.pptx

快速制模 过渡模Rapid Tooling Bridge Tooling快速成形与快速制模 所所谓谓过过渡渡模模具具（Bridge Bridge ToolingTooling）是是指指介介于于试试制制用用软软模模与与正正式式生生产产模模之之间间的的一一种种模模具具，可可直直接接进进行行注注塑塑生生产产，其其使使用用寿寿命命目目标标为为提提供供10010010001000个个零零件件，用用生生产产最最终终零零件件期期望望的的产产品品材材料料制制成成，具具有有经经济济快快速速的的特特点点。目目前前，制制造造过过渡渡模模具具方方式式主主要要有有铝铝填填充充环环氧氧树树脂脂模模和和SLASLA成成形形的的树树脂脂壳壳-铝填充环氧树脂背衬模。铝填充环氧树脂背衬模。铝填充环氧树脂模铝填充环氧树脂模 n n铝填充环氧树脂（铝填充环氧树脂（铝填充环氧树脂（铝填充环氧树脂（Composite Aluminum-Filled Composite Aluminum-Filled EpoxyEpoxy，简称，简称，简称，简称CAFCAF）模是利用快速成形的母模，）模是利用快速成形的母模，）模是利用快速成形的母模，）模是利用快速成形的母模，在室温下浇注铝基复合材料在室温下浇注铝基复合材料在室温下浇注铝基复合材料在室温下浇注铝基复合材料填充铝粉的环氧填充铝粉的环氧填充铝粉的环氧填充铝粉的环氧树脂而构成的模具树脂而构成的模具树脂而构成的模具树脂而构成的模具 有三种制作铝填充环氧树脂模具的工艺有三种制作铝填充环氧树脂模具的工艺 一、正母模工艺一、正母模工艺一、正母模工艺一、正母模工艺n n即母模形状与最终零件完全相同，但尺寸方面考虑了材即母模形状与最终零件完全相同，但尺寸方面考虑了材即母模形状与最终零件完全相同，但尺寸方面考虑了材即母模形状与最终零件完全相同，但尺寸方面考虑了材料收缩等因素的工艺料收缩等因素的工艺料收缩等因素的工艺料收缩等因素的工艺n n它仅需一个工步就能得到铝填充环氧树脂模。它仅需一个工步就能得到铝填充环氧树脂模。它仅需一个工步就能得到铝填充环氧树脂模。它仅需一个工步就能得到铝填充环氧树脂模。正母模型正母模型正母模型正母模型环氧树脂环氧树脂环氧树脂环氧树脂铝填充铝填充铝填充铝填充负模具负模具负模具负模具二、负母模工艺二、负母模工艺n n即母模形状与最终零件相反，尺寸方面考虑了材料收缩等因素及即母模形状与最终零件相反，尺寸方面考虑了材料收缩等因素及即母模形状与最终零件相反，尺寸方面考虑了材料收缩等因素及即母模形状与最终零件相反，尺寸方面考虑了材料收缩等因素及中间硅橡胶软模的工艺。中间硅橡胶软模的工艺。中间硅橡胶软模的工艺。中间硅橡胶软模的工艺。n n因为有中间硅橡胶软模，比较易于脱模，但增加了一次转换，会因为有中间硅橡胶软模，比较易于脱模，但增加了一次转换，会因为有中间硅橡胶软模，比较易于脱模，但增加了一次转换，会因为有中间硅橡胶软模，比较易于脱模，但增加了一次转换，会增大尺寸误差。增大尺寸误差。增大尺寸误差。增大尺寸误差。n n此外，负母模的设计与制作一般也比较困难此外，负母模的设计与制作一般也比较困难此外，负母模的设计与制作一般也比较困难此外，负母模的设计与制作一般也比较困难 负母模型负母模型负母模型负母模型制作正的硅橡胶软模制作正的硅橡胶软模制作正的硅橡胶软模制作正的硅橡胶软模负模具负模具负模具负模具浇注铝基复合材料浇注铝基复合材料 三、正母模加两次中间硅橡胶软模的工艺三、正母模加两次中间硅橡胶软模的工艺 n n正正正正母母母母模模模模可可可可直直直直接接接接根根根根据据据据零零零零件件件件的的的的实实实实际际际际形形形形状状状状进进进进行行行行三三三三维维维维实实实实体体体体设设设设计计计计与与与与制制制制作，不必将此实体模型转化为负母模文件。作，不必将此实体模型转化为负母模文件。作，不必将此实体模型转化为负母模文件。作，不必将此实体模型转化为负母模文件。n n但但但但这这这这种种种种工工工工艺艺艺艺需需需需要要要要两两两两个个个个中中中中间间间间硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶模模模模，工工工工序序序序较较较较多多多多，会会会会增增增增大大大大尺尺尺尺寸误差。寸误差。寸误差。寸误差。正母模型正母模型正母模型正母模型浇注浇注浇注浇注负负负负的硅橡胶软模的硅橡胶软模的硅橡胶软模的硅橡胶软模负模具负模具负模具负模具浇注铝基复合材料浇注铝基复合材料 浇注浇注浇注浇注正正正正的硅橡胶软模的硅橡胶软模的硅橡胶软模的硅橡胶软模若不具备真空条件，可以采用如下方法进行铝填充环氧树脂模具若不具备真空条件，可以采用如下方法进行铝填充环氧树脂模具的制作：的制作：n n在原型的表面涂上一层脱模剂，然后在原型上在原型的表面涂上一层脱模剂，然后在原型上在原型的表面涂上一层脱模剂，然后在原型上在原型的表面涂上一层脱模剂，然后在原型上外覆一层树脂作为注塑模型腔镶块。外覆一层树脂作为注塑模型腔镶块。外覆一层树脂作为注塑模型腔镶块。外覆一层树脂作为注塑模型腔镶块。n n制作树脂型腔可以采取喷涂或刷涂的方法，如制作树脂型腔可以采取喷涂或刷涂的方法，如制作树脂型腔可以采取喷涂或刷涂的方法，如制作树脂型腔可以采取喷涂或刷涂的方法，如同制作玻璃钢制件一样。同制作玻璃钢制件一样。同制作玻璃钢制件一样。同制作玻璃钢制件一样。n n硬壳的厚度大多在硬壳的厚度大多在硬壳的厚度大多在硬壳的厚度大多在1.5mm1.5mm1.5mm1.5mm至至至至2mm2mm2mm2mm之间，由于型腔之间，由于型腔之间，由于型腔之间，由于型腔在注塑过程中要承受一定的压力，所以型腔背在注塑过程中要承受一定的压力，所以型腔背在注塑过程中要承受一定的压力，所以型腔背在注塑过程中要承受一定的压力，所以型腔背后需填充环氧树脂和铝粉加以支承，再将填充后需填充环氧树脂和铝粉加以支承，再将填充后需填充环氧树脂和铝粉加以支承，再将填充后需填充环氧树脂和铝粉加以支承，再将填充后的型腔镶块安装在钢模之中进行注塑。后的型腔镶块安装在钢模之中进行注塑。后的型腔镶块安装在钢模之中进行注塑。后的型腔镶块安装在钢模之中进行注塑。刷涂刷涂刷涂刷涂填充填充填充填充组装组装组装组装注塑模注塑模注塑模注塑模型腔硬壳型腔硬壳型腔硬壳型腔硬壳原型原型原型原型镶块镶块镶块镶块如果具备真空条件，建议采用如下步骤进行铝填充环氧如果具备真空条件，建议采用如下步骤进行铝填充环氧树脂模具的制作：树脂模具的制作：（1 1）制作母模和分型板）制作母模和分型板 （2 2）在母模表面喷涂很薄的一层脱模剂。）在母模表面喷涂很薄的一层脱模剂。脱模剂脱模剂分型板分型板母模母模（3 3）将母模与分型板放置在型框中。）将母模与分型板放置在型框中。（4 4）将薄壁铜质冷却管放置在型框中靠近母模的位置。）将薄壁铜质冷却管放置在型框中靠近母模的位置。（5 5）配备必需数量的）配备必需数量的CAFCAF模具用材料，即预先混合的精细研磨铝粉和双模具用材料，即预先混合的精细研磨铝粉和双组份热固性环氧树脂。混合物必须在真空中进行脱泡。组份热固性环氧树脂。混合物必须在真空中进行脱泡。（6 6）在真空状态下，将）在真空状态下，将CAFCAF模具用材料浇注到型框中，让其固化。模具用材料浇注到型框中，让其固化。型框型框CAF 模材料模材料铜管铜管母模母模分型板分型板（7 7）将母模与完全固化的）将母模与完全固化的CAFCAF模具倒置，拆除分型板，在母模反面模具倒置，拆除分型板，在母模反面与先前固化的与先前固化的CAFCAF模具上喷涂脱模剂，并重复上述过程，浇注另模具上喷涂脱模剂，并重复上述过程，浇注另外一半模外一半模（8 8）待第二部分）待第二部分CAFCAF模具完全固化后，将第一部分（型腔）与第二部分模具完全固化后，将第一部分（型腔）与第二部分（型芯）分离，去除母模，检查型腔与型芯是否有明显的缺陷（型芯）分离，去除母模，检查型腔与型芯是否有明显的缺陷型芯型芯型腔型腔型芯型芯型腔型腔注塑件注塑件模架模架（9 9）如果型腔与型芯良好，则用定位销使它们对准，在适当的位置）如果型腔与型芯良好，则用定位销使它们对准，在适当的位置钻出浇注孔，安装推料板和推料杆，连接冷却管，最后将整个模具装钻出浇注孔，安装推料板和推料杆，连接冷却管，最后将整个模具装配件放置在标准模架中。配件放置在标准模架中。（1010）注射热塑性塑料，得到最终产品。）注射热塑性塑料，得到最终产品。母模母模低压灌注低压灌注模具及产品用用SLASLA技术直接制作注塑模具技术直接制作注塑模具n90年代中期，有些公司提出了年代中期，有些公司提出了“Direct AIM”（ACES Injection Molding）的概念。）的概念。nACES是是Accurate Clear Epoxy Solid的缩写，的缩写，它是由它是由3D System公司开发的一种公司开发的一种SLA快速成快速成形工艺。形工艺。n所谓所谓Direct AIM方法，是在方法，是在300 下直接把热下直接把热塑性材料注射入一种玻璃转化温度为塑性材料注射入一种玻璃转化温度为6585 的的SL光敏树脂制成的光敏树脂制成的ACES模腔中，得到塑料模腔中，得到塑料零件。零件。应用SLA技术直接制模案例一nDirect AIM的注塑周期是比较关键的。的注塑周期是比较关键的。nAIM镶块不能出模太快。镶块不能出模太快。Direct AIM 5分钟的注塑周期可以分钟的注塑周期可以在在8小时的时间内生产出小时的时间内生产出100个注塑零件。个注塑零件。n实践证明，在注塑过程中实践证明，在注塑过程中Direct AIM镶块并不是首先被破坏，镶块并不是首先被破坏，因此，一个更长的注塑循环周期可以让塑料冷却更好，同时因此，一个更长的注塑循环周期可以让塑料冷却更好，同时降低了注塑件粘在降低了注塑件粘在ACES镶块上的可能性。镶块上的可能性。应用SLA技术直接制模案例一n一些典型的热塑性注塑材料的最佳注塑压力，温度和注一些典型的热塑性注塑材料的最佳注塑压力，温度和注塑周期塑周期 Direct AIM型芯与型腔建议采用的注射参数型芯与型腔建议采用的注射参数参参 数数 低密度低密度 聚乙烯聚乙烯 （LDPE）高密度高密度 聚乙烯聚乙烯（HDPE）聚苯聚苯乙烯乙烯(PS)聚丙烯聚丙烯（PP）ABS注射压力注射压力（MPa）11.216.116.813.322.4注射温度（注射温度（）180220200205240 注塑周期注塑周期 （min）3.54.54.04.05.0应用SLA技术直接制模案例一n在注射在注射/脱模过程中，选择合适的脱模剂也很重要。脱模过程中，选择合适的脱模剂也很重要。n不使用脱模剂或者注塑循环周期过短，零件都会粘在不使用脱模剂或者注塑循环周期过短，零件都会粘在Direct AIMDirect AIM镶块中，在出模时，零件有可能会被撕破，在镶块中，在出模时，零件有可能会被撕破，在镶块上剥下片状镶块上剥下片状ACESACES，注塑得到的零件就会产生凸起的缺，注塑得到的零件就会产生凸起的缺陷。陷。n虽然已经开发了许多合成物可以用来帮助塑料从钢材或铝虽然已经开发了许多合成物可以用来帮助塑料从钢材或铝材中取出，但直接将塑料件从树脂材料上取出还比较困难。材中取出，但直接将塑料件从树脂材料上取出还比较困难。n由由John waxJohn wax公司生产的公司生产的Lemon PledgeLemon Pledge喷射抛光剂，可以经喷射抛光剂，可以经济有效地进行济有效地进行Direct AIMDirect AIM镶块的脱模。镶块的脱模。应用SLA技术直接制模案例一n第三个关键是要有拔模斜度，即使对传统的钢模，通常第三个关键是要有拔模斜度，即使对传统的钢模，通常也会增加也会增加0.5-10.5-1的拔模斜度以保证零件适当出模。的拔模斜度以保证零件适当出模。模具表面越光滑，所需拔模斜度越小。模具表面越光滑，所需拔模斜度越小。n如果没有拔模斜度的话，注塑零件粘在模具上的可能性如果没有拔模斜度的话，注塑零件粘在模具上的可能性非常大。非常大。n用一个机加工的钢模，结果也许只是得到一个废品零件，用一个机加工的钢模，结果也许只是得到一个废品零件，但对于但对于ACESACES模具，结果将会是整个模具被损坏。模具，结果将会是整个模具被损坏。n因此，使用因此，使用Direct AIMDirect AIM镶块时拔模斜度必不可少。镶块时拔模斜度必不可少。应用SLA技术直接制模案例一n nDirect AIMDirect AIMDirect AIMDirect AIM工艺的主要优点在于型芯和型腔镶块是在工艺的主要优点在于型芯和型腔镶块是在工艺的主要优点在于型芯和型腔镶块是在工艺的主要优点在于型芯和型腔镶块是在SLASLASLASLA设备上制作而设备上制作而设备上制作而设备上制作而成，不需要传统成，不需要传统成，不需要传统成，不需要传统SLSLSLSL零件清洗，去支撑，喷砂和打磨等后处理等辅助工零件清洗，去支撑，喷砂和打磨等后处理等辅助工零件清洗，去支撑，喷砂和打磨等后处理等辅助工零件清洗，去支撑，喷砂和打磨等后处理等辅助工序。然而，序。然而，序。然而，序。然而，Direct AIMDirect AIMDirect AIMDirect AIM也有以下不足：也有以下不足：也有以下不足：也有以下不足：n n（1 1 1 1）固化后）固化后）固化后）固化后SLSLSLSL树脂的热导率比传统的工具钢低树脂的热导率比传统的工具钢低树脂的热导率比传统的工具钢低树脂的热导率比传统的工具钢低300300300300倍。因此，模具从倍。因此，模具从倍。因此，模具从倍。因此，模具从注塑塑料中吸热速率大大降低。因此，注塑塑料中吸热速率大大降低。因此，注塑塑料中吸热速率大大降低。因此，注塑塑料中吸热速率大大降低。因此，Direct AIMDirect AIMDirect AIMDirect AIM的推荐周期为的推荐周期为的推荐周期为的推荐周期为4-54-54-54-5分分分分钟，而传统的钢模只需要钟，而传统的钢模只需要钟，而传统的钢模只需要钟，而传统的钢模只需要5-155-155-155-15秒。秒。秒。秒。SLSLSLSL树脂的低热导率，是造成采用树脂的低热导率，是造成采用树脂的低热导率，是造成采用树脂的低热导率，是造成采用Direct AIMDirect AIMDirect AIMDirect AIM工艺时所需注塑循环周期较长的原因。工艺时所需注塑循环周期较长的原因。工艺时所需注塑循环周期较长的原因。工艺时所需注塑循环周期较长的原因。n n（2 2 2 2）在）在）在）在SLASLASLASLA快速成形机上制作大型的快速成形机上制作大型的快速成形机上制作大型的快速成形机上制作大型的ACESACESACESACES镶块需要镶块需要镶块需要镶块需要30303030到到到到40404040个小时。尽个小时。尽个小时。尽个小时。尽管这些时间比起传统钢模制造的几个月来说短的多，但它需要管这些时间比起传统钢模制造的几个月来说短的多，但它需要管这些时间比起传统钢模制造的几个月来说短的多，但它需要管这些时间比起传统钢模制造的几个月来说短的多，但它需要SLASLASLASLA快速快速快速快速成形机制作成形机制作成形机制作成形机制作ACESACESACESACES镶块的中间过程，因而延长了从镶块的中间过程，因而延长了从镶块的中间过程，因而延长了从镶块的中间过程，因而延长了从CADCADCADCAD到第一件产品零件到第一件产品零件到第一件产品零件到第一件产品零件的时间。的时间。的时间。的时间。n n（3 3 3 3）Direct AIMDirect AIMDirect AIMDirect AIM镶块的物理强度不高，特别在注塑模中经受高温情况镶块的物理强度不高，特别在注塑模中经受高温情况镶块的物理强度不高，特别在注塑模中经受高温情况镶块的物理强度不高，特别在注塑模中经受高温情况下更明显。因此模具通常在零件出模时发生损坏，特别是在注塑周期下更明显。因此模具通常在零件出模时发生损坏，特别是在注塑周期下更明显。因此模具通常在零件出模时发生损坏，特别是在注塑周期下更明显。因此模具通常在零件出模时发生损坏，特别是在注塑周期被缩短，拔模斜度不合适，嵌件没有适当打磨（阶梯效应增加了摩擦被缩短，拔模斜度不合适，嵌件没有适当打磨（阶梯效应增加了摩擦被缩短，拔模斜度不合适，嵌件没有适当打磨（阶梯效应增加了摩擦被缩短，拔模斜度不合适，嵌件没有适当打磨（阶梯效应增加了摩擦阻力），或者没有使用有效的脱模剂时。阻力），或者没有使用有效的脱模剂时。阻力），或者没有使用有效的脱模剂时。阻力），或者没有使用有效的脱模剂时。n n（4 4 4 4）Direct AIM Direct AIM Direct AIM Direct AIM 模具表面相对较软，因此抗磨损性能较差。对模具表面相对较软，因此抗磨损性能较差。对模具表面相对较软，因此抗磨损性能较差。对模具表面相对较软，因此抗磨损性能较差。对30303030到到到到100100100100件批量的纯热塑性塑料件问题不大，而对于批量在件批量的纯热塑性塑料件问题不大，而对于批量在件批量的纯热塑性塑料件问题不大，而对于批量在件批量的纯热塑性塑料件问题不大，而对于批量在200200200200到到到到1000100010001000件或件或件或件或者注射玻璃纤维填充的热塑性塑料时，表面磨损可能是制约者注射玻璃纤维填充的热塑性塑料时，表面磨损可能是制约者注射玻璃纤维填充的热塑性塑料时，表面磨损可能是制约者注射玻璃纤维填充的热塑性塑料时，表面磨损可能是制约Direct Direct Direct Direct AIMAIMAIMAIM模具寿命的主要问题。模具寿命的主要问题。模具寿命的主要问题。模具寿命的主要问题。应用SLA技术直接制模案例二n n用用用用SLASLA快速成形机制作两个快速成形机制作两个快速成形机制作两个快速成形机制作两个ACESACES型芯与型腔薄型芯与型腔薄型芯与型腔薄型芯与型腔薄“壳壳壳壳”。n n壳的厚度需要适当，壳薄一点可以缩短壳的厚度需要适当，壳薄一点可以缩短壳的厚度需要适当，壳薄一点可以缩短壳的厚度需要适当，壳薄一点可以缩短SLASLA的制作时间的制作时间的制作时间的制作时间并且增加热导率，但是如果壳太薄的话会导致后续处理并且增加热导率，但是如果壳太薄的话会导致后续处理并且增加热导率，但是如果壳太薄的话会导致后续处理并且增加热导率，但是如果壳太薄的话会导致后续处理时容易变形。最优的厚度取决于所用时容易变形。最优的厚度取决于所用时容易变形。最优的厚度取决于所用时容易变形。最优的厚度取决于所用SLSL树脂的力学和热树脂的力学和热树脂的力学和热树脂的力学和热学性质，以及镶块的几何形状。学性质，以及镶块的几何形状。学性质，以及镶块的几何形状。学性质，以及镶块的几何形状。n n实践证明，实践证明，实践证明，实践证明，SL 5170 SL 5170 和和和和SL5180SL5180两种树脂在壳厚两种树脂在壳厚两种树脂在壳厚两种树脂在壳厚1.5-2mm1.5-2mm下工作良好。下工作良好。下工作良好。下工作良好。应用SLA技术直接制模案例二n nACESACES薄壳做好后在其背部填充铝粉双组分环氧树脂（薄壳做好后在其背部填充铝粉双组分环氧树脂（薄壳做好后在其背部填充铝粉双组分环氧树脂（薄壳做好后在其背部填充铝粉双组分环氧树脂（Aluminum-Aluminum-Filled EpoxyFilled Epoxy，简称，简称，简称，简称AFEAFE）或低熔点金属。为了进一步改善）或低熔点金属。为了进一步改善）或低熔点金属。为了进一步改善）或低熔点金属。为了进一步改善SLSL合成模合成模合成模合成模具的导热性能，把直径约为具的导热性能，把直径约为具的导热性能，把直径约为具的导热性能，把直径约为1-6mm1-6mm的铝粒加到背衬填充材料中，添加的铝粒加到背衬填充材料中，添加的铝粒加到背衬填充材料中，添加的铝粒加到背衬填充材料中，添加量约占总重量的量约占总重量的量约占总重量的量约占总重量的6060。添加铝粒的另一个附加作用是在树脂烘焙时减。添加铝粒的另一个附加作用是在树脂烘焙时减。添加铝粒的另一个附加作用是在树脂烘焙时减。添加铝粒的另一个附加作用是在树脂烘焙时减少热量释放，因为热量释放过多会降低少热量释放，因为热量释放过多会降低少热量释放，因为热量释放过多会降低少热量释放，因为热量释放过多会降低ACESACES薄壳的精度。薄壳的精度。薄壳的精度。薄壳的精度。采用采用采用采用ACESACESACESACES型芯与型腔薄壳，背衬填充型芯与型腔薄壳，背衬填充型芯与型腔薄壳，背衬填充型芯与型腔薄壳，背衬填充AFE/ALAFE/ALAFE/ALAFE/AL粒的模具组装粒的模具组装粒的模具组装粒的模具组装 钢模钢模钢模钢模环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂和和和和铝粉铝粉铝粉铝粉/铝粒铝粒铝粒铝粒ACESACES薄壳薄壳薄壳薄壳注塑零件注塑零件注塑零件注塑零件应用SLA技术直接制模案例二这种复合材料制模的优点：这种复合材料制模的优点：这种复合材料制模的优点：这种复合材料制模的优点：n n（1 1）更快的）更快的）更快的）更快的SLASLA制作时间（薄壳体相对实体而言）。制作时间（薄壳体相对实体而言）。制作时间（薄壳体相对实体而言）。制作时间（薄壳体相对实体而言）。n n（2 2）更有效的热导率，约比）更有效的热导率，约比）更有效的热导率，约比）更有效的热导率，约比Direct AIMDirect AIM大三倍。大三倍。大三倍。大三倍。n n（3 3）更好的抗压强度。）更好的抗压强度。）更好的抗压强度。）更好的抗压强度。n n（4 4）更低的成本。）更低的成本。）更低的成本。）更低的成本。AFE/AlAFE/Al粒的成本及混合和填充空腔的粒的成本及混合和填充空腔的粒的成本及混合和填充空腔的粒的成本及混合和填充空腔的 劳动成本比起劳动成本比起劳动成本比起劳动成本比起SLASLA快速成形机构造实心快速成形机构造实心快速成形机构造实心快速成形机构造实心ACESACES镶块的镶块的镶块的镶块的 成本来说要少得多。成本来说要少得多。成本来说要少得多。成本来说要少得多。不足之处不足之处：（1 1）这种方法不够直接，需要额外填充）这种方法不够直接，需要额外填充AFE/AlAFE/Al粒背衬。粒背衬。（2 2）需要专门的技术来完成背衬填充操作，如果一次加）需要专门的技术来完成背衬填充操作，如果一次加AFEAFE太多，那么放热过快也会降低镶块的精度。太多，那么放热过快也会降低镶块的精度。应用SLA技术直接制模案例三在光敏树脂材料中加入导热填料，直接制作注塑模在光敏树脂材料中加入导热填料，直接制作注塑模