第五章 快速模具制造1(借鉴教学)
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▪ 因此，常用在塑料或人造革生产中的高频 压花模具，或尺寸要求不高的工艺品制造。
技术教育
11
▪ 加成型模具的硅橡胶由于采用加成硫化体 系，在成型过程中不产生低分子化合物， 因而具有低得线性收缩率，胶料可以深部 固化，且物理、力学性能和耐热老化性能 优异，适用于制造精密模具和铸造模具， 且模具制造工艺简单，不损伤原型、仿真 性好。
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
▪ 1.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.
▪ 2.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.
▪ 3.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.
▪ 4.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技术量教育的控制.
1
第五章
快速模具制造
技术教育
2
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
步进电机
技术教育
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技术教育
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电火花加工工件
技术教育
19
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2～4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。
技术教育
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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
技术教育
4
快速成型技术由于受到使用材料的限制，不能 作为参与实际工作的零件，仅能用作新产品功能 检验、投放市场试运行等方面。因此，便产生了 基于快速原型的快速模具制造技术（RT）。
RT技术的特点：
效率高、费用低
（与传统的数控加工模具相比，开发周期和费用 都降低了1/10~1/3）
技术教育
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5.1 快速模具的分类及基本工艺流程
打磨加工等工序，而且脱模容易，制造周期短，修 模方便
▪ 5）硅橡胶模具具有很好的弹性，对凸凹部分浇
注成型后也可直接取出
技术教育
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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。
技术教育
▪ 直接法：直接采用RP技术制作模具（SLS： 钢铜合金注塑模，15万件寿命，但材料在 烧结过程中收缩变形较大，且不易控制， 难以获得精度高的模具）
▪ 间接法：利用RP原型间接地翻制模具。
技术教育
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RT
直接法
间接法
SLS 钢铜合金
软质模具 Sofe Toling
硬质模具 Hard Tooling
硅橡胶浇注法 金属喷涂法
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▪ 软质模具的特点： ▪ 成本低、周期短
▪ 适合于批量小、品种多、改型快的现代制 作模式
▪ 制品数量一般为50~5000件
技术教育
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缩合型模具的硅橡胶
wk.baidu.com
加成型模具的硅橡胶
羟基聚硅氧烷（生胶）
乙烯基聚硅氧烷
填料
含氢硅油（交联剂）
交联剂
铂触媒（催化剂）
硫化剂
白炭黑（填料）
技术教育
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▪ 缩合型模具硅橡胶的抗剪切强度较低，在 模具制造过程中易撕裂，难于成型花纹深、 形状复杂的模具；成型过程中由于缩合交 联反应产生乙醇物质难以完全排出，使模 具在受热时硅橡胶降解老化，同时由于乙 醇的排出也使得硫化胶的体积收缩，影响 模具的尺寸缩小。
技术教育
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5.2 硅橡胶模具快速制造技术
▪ 5.2.1 硅橡胶模具的特点
▪ 1）硅橡胶具有良好的仿真性、强度和极低的收 缩率
▪ 2）该材料制造弹性模具简单易行，无需特殊的 技术及设备
▪ 3）模具能经受重复使用和粗劣的操作，能保持 制件原型和批量生产产品的精密公差
▪ 4）能直接加工出形状复杂的零件，免去铣削和
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技术教育
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1.传统制造模具的具体方法
▪ (1) 机械加工方法:传统的切削法
技术教育
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▪ (2) 仿形加工法
▪ (3) 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
工作液箱 工具电极 工作液
步进电机 Z向
数控系统及电源柜
工件电极 步进电机
}脉冲电源
X向
}轴伺服系统
Y向
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。
技术教育
3
▪ 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。
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。
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快速成型技术的应用
技术教育
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快速模具制造
▪ 快速模具制造（Rapid Tooling，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：
▪ 1.制模周期短，一般为传统模具制造的1/3～ 1/10 ；
树脂浇注法
熔模铸造法
技术教育
电火花加工 陶瓷型精密铸造
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5.2 硅橡胶模具快速制造技术
▪ 特点：
▪ 1、良好的韧性和弹性，易于制作结构复杂、 花纹精细、无拔模斜度甚至有倒拔模，以 及深凹槽的零件
▪ 2、制作周期短、制件质量高
▪ 分类：
▪ 制模用的硅橡胶为双组分液体硅橡胶，分 为缩合型和加成型。
技术教育
▪ 2.工艺简单，易于推广；
▪ 3.制模成本低（仅为传统制模的1/3～1/5 ）
▪ 4.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。
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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: ▪ 1.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. ▪ 2.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.
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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：
▪ （1）用快速成形件作母模，与传统工艺结合制
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；
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▪ 加成型模具的硅橡胶由于采用加成硫化体 系，在成型过程中不产生低分子化合物， 因而具有低得线性收缩率，胶料可以深部 固化，且物理、力学性能和耐热老化性能 优异，适用于制造精密模具和铸造模具， 且模具制造工艺简单，不损伤原型、仿真 性好。
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
▪ 1.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.
▪ 2.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.
▪ 3.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.
▪ 4.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技术量教育的控制.
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第五章
快速模具制造
技术教育
2
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
步进电机
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技术教育
18
电火花加工工件
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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2～4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。
技术教育
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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
技术教育
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快速成型技术由于受到使用材料的限制，不能 作为参与实际工作的零件，仅能用作新产品功能 检验、投放市场试运行等方面。因此，便产生了 基于快速原型的快速模具制造技术（RT）。
RT技术的特点：
效率高、费用低
（与传统的数控加工模具相比，开发周期和费用 都降低了1/10~1/3）
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5.1 快速模具的分类及基本工艺流程
打磨加工等工序，而且脱模容易，制造周期短，修 模方便
▪ 5）硅橡胶模具具有很好的弹性，对凸凹部分浇
注成型后也可直接取出
技术教育
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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。
技术教育
▪ 直接法：直接采用RP技术制作模具（SLS： 钢铜合金注塑模，15万件寿命，但材料在 烧结过程中收缩变形较大，且不易控制， 难以获得精度高的模具）
▪ 间接法：利用RP原型间接地翻制模具。
技术教育
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RT
直接法
间接法
SLS 钢铜合金
软质模具 Sofe Toling
硬质模具 Hard Tooling
硅橡胶浇注法 金属喷涂法
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▪ 软质模具的特点： ▪ 成本低、周期短
▪ 适合于批量小、品种多、改型快的现代制 作模式
▪ 制品数量一般为50~5000件
技术教育
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缩合型模具的硅橡胶
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加成型模具的硅橡胶
羟基聚硅氧烷（生胶）
乙烯基聚硅氧烷
填料
含氢硅油（交联剂）
交联剂
铂触媒（催化剂）
硫化剂
白炭黑（填料）
技术教育
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▪ 缩合型模具硅橡胶的抗剪切强度较低，在 模具制造过程中易撕裂，难于成型花纹深、 形状复杂的模具；成型过程中由于缩合交 联反应产生乙醇物质难以完全排出，使模 具在受热时硅橡胶降解老化，同时由于乙 醇的排出也使得硫化胶的体积收缩，影响 模具的尺寸缩小。
技术教育
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5.2 硅橡胶模具快速制造技术
▪ 5.2.1 硅橡胶模具的特点
▪ 1）硅橡胶具有良好的仿真性、强度和极低的收 缩率
▪ 2）该材料制造弹性模具简单易行，无需特殊的 技术及设备
▪ 3）模具能经受重复使用和粗劣的操作，能保持 制件原型和批量生产产品的精密公差
▪ 4）能直接加工出形状复杂的零件，免去铣削和
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1.传统制造模具的具体方法
▪ (1) 机械加工方法:传统的切削法
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▪ (2) 仿形加工法
▪ (3) 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
工作液箱 工具电极 工作液
步进电机 Z向
数控系统及电源柜
工件电极 步进电机
}脉冲电源
X向
}轴伺服系统
Y向
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。
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▪ 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。
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。
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快速成型技术的应用
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快速模具制造
▪ 快速模具制造（Rapid Tooling，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：
▪ 1.制模周期短，一般为传统模具制造的1/3～ 1/10 ；
树脂浇注法
熔模铸造法
技术教育
电火花加工 陶瓷型精密铸造
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5.2 硅橡胶模具快速制造技术
▪ 特点：
▪ 1、良好的韧性和弹性，易于制作结构复杂、 花纹精细、无拔模斜度甚至有倒拔模，以 及深凹槽的零件
▪ 2、制作周期短、制件质量高
▪ 分类：
▪ 制模用的硅橡胶为双组分液体硅橡胶，分 为缩合型和加成型。
技术教育
▪ 2.工艺简单，易于推广；
▪ 3.制模成本低（仅为传统制模的1/3～1/5 ）
▪ 4.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。
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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: ▪ 1.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. ▪ 2.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.
技术教育
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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：
▪ （1）用快速成形件作母模，与传统工艺结合制
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；