快速模具制造技术

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二、电弧喷涂工艺
1、电弧喷涂模具的基本结构 金属喷涂层、背衬层和钢结构部分
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（1 ）喷涂层材料
要求： 低熔点； 低收缩率； 较好的力学性能； 较致密的涂层组织。
注意事项：热收缩
材料：Al-Zn合金
规格：φ2mm、 φ3mm
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（2）背衬层材料
要求： 流动性好； 可加工性； 高热导率； 低收缩率； 热膨胀系数与涂层金属相近； 具有一定的力学性能。
第3章 快速模具制造技术 §3.1 概 论
一、传统模具制造方法
存在的问题： 1、模具设计制造周期长； 2、模具柔性差。
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二、快速模具制造方法
1、直接法
直接法、间接法
SLS：
（1）金属粉末大功率激光烧结成型法
（2）混合金属粉末激光烧结成型法 其中的一种熔点较低，起粘结剂的作用。
LOM：金属箔、金属板
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二、粉末金属浇注模具（KelTool）
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KelTool方法主要适用范围： 1、制造长寿命的注塑模； 2、电火花加工用的电极。
KelTool方法优点：(与常规的机加工相比)
1、速度快，3周内完成； 2、多套模具和一套模具一样容易制造，且重复性好； 3、可以制造形状复杂、具有精细结构的模具。
由于硅橡胶的良好的复制性能，为提高模具的型 腔表面质量，需要对原型件的表面进行细致的打磨；
由于硅橡胶中存在一定的水分，为防止LOM制件 等因吸水发生层剥离，需进行表面涂层处理。
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(2) 原型的定位
(3) 硅橡胶的计量
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(4) 硅橡胶的预脱泡 (5) 硅橡胶的浇注 浇注基本原则：应尽量减少空气的混入。
模具寿命 精度 表面粗糙度 模具结构 周期 零件尺寸
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§3.2 硅橡胶制模技术
一、模具硅橡胶
1、类型 （1）室温硫化硅橡胶（RTV） 硫化前呈液态且流动性很好； 适宜在室温下直接浇注成型； 固化时间仅十几个小时。 （2）热硫化硅橡胶（HCV）
原始状态为胶泥状，只能加温碾压成型
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强度、精度和表面粗糙度有待提高。
直接软模制造：用于小批量塑料零件生产
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2、间接法
通过LOM、SLS、SLA、FDM等，成型一个RP 模型，各种方式转换为金属模具。
硅橡胶制模 电弧喷涂制模 环氧树脂制模 金属粉末烧结制模 熔模铸造制模
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三、快速模具的局限
四、经济型硅橡胶模
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§3.3 电弧喷涂制模技术
一、电弧喷涂基本原理
两根接直流电源的金属丝， 在喷枪前端产生电弧；
熔化的金属丝在压缩空气作 用下，雾化成金属微粒；
金属微粒喷射到原型表面， 层层叠加形成喷涂层。
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金属喷涂主要用途：
1、用于抗腐蚀、抗高温氧化或耐磨损等防护性涂层；
2、用于修复零件尺寸，如由于大范围磨蚀或局部机械 加工错误而造成构件几何尺寸的不足，可通过金属喷 涂予以修复。 3、用表面喷涂金属的非金属材料来代替金属制造设备 或部件。 4、用于快速模具制造。
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电弧喷涂制模过程
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材料： 树脂砂、环氧树脂、低熔点合金
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2、表面防护剂、脱模剂
（1）聚乙烯醇作表面防护剂的优点 A、在模型与涂层间形成隔离层； B、兼作脱模剂； C、降低模型表面粗糙度； D、使模型与涂层容易分开。
（2）脱模剂的作用 A、为喷涂金属液滴提供结合表面； B、脱模，即使涂层与基体分开； C、隔热作用。
垂直浇注
液面下浇注 沿壁浇注
倾斜浇注 (6) 硅橡胶的脱泡 (7) 硅橡胶的硫化
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三、重要考虑因素
1、型框尺寸
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2、分型面 基本原则：投影面积最大的面
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3、特殊结构零件的型框
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4、浇道的位置和方向 基本原则：浇道位置设于原型重心附近
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4、喷涂角度
遮蔽效应
5、喷枪移动速度 控制每层喷涂层的厚度
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五、电弧喷涂注塑模具特点
1、注射压力 2、锁模力 3、模具温度控制 4、保压压力和保压时间
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§3.4 环氧树脂制模技术
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§3.5 其它快速模具技术
一、直接注射热塑性塑料制模（AIM）
原型
硅胶模
3、金属壳制作
过渡模
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四、电弧喷涂工艺参数
1、电弧功率、电流 功率过小，易断弧； 功率过大，金属液滴易氧化、蒸发。
2、空气压力、流量 压力、流量大，雾化效果好，表面质量好； 压力、流量小，金属微滴尺寸大，表面粗糙度较。
3、喷涂距离 距离过大，金属微滴撞击时变形小，结合强度低； 距离过小，温度升高，热应力过大。
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（3）脱模剂的选择原则 A、粘度适中，容易铺展成薄膜； B、耐热； C、不与原型发生化学反应； D、不腐蚀模具； E、表面张力适当。
（4）聚乙烯醇作脱模剂的优点
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三、电弧喷涂制模关键技术
1、原型制作 提高CAD建模精度 对RP原型进行后处理
2、过渡模制作
为防止高温损伤原型
KelTool方法缺点： 1、模具尺寸受限制； 2、金属粉末受限制。
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三、直接金属粉末激光烧结制模（DMSL） EOS公司
粉末材料：青铜和镍合金粉末
孔隙填充：环氧树脂
四、间接金属粉末激光烧结制模（RapidTool）
粉末材料：外层包有粘结剂的金属粉末 孔隙填充：渗铜
DTM公司
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2、特点 （1）成本低 （2）耐高温 RTV-316℃ HTV-538 ℃ （3）制模速度慢（固化时间 24h） （4）寿命有限（20～40件）
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二、硅橡胶模具制作工艺流程
1、原理
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2、工艺过程 (1) 快速原型的制作 根据硅橡胶及用于成型零件材料的凝固收缩特性， 进行适当的尺寸修正；
五、陶瓷型快速模具
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