快速模具制造技术

金属粉末间接烧结（RapidTool）
电弧喷涂制模过程
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
（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
（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。
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
五、陶瓷型快速模具
六、快速熔模铸造模具（quickcast）
原型 挂浆 烧结
七、电铸快速制造模具
§3.6 小 结
硅橡胶
间接快速制模 快 速 制 模 直接快速制模
电弧喷涂 环氧树脂 粉末金属浇注 陶瓷型
熔模铸造 电铸 直接注射热塑性塑料制模（AIM） 金属粉末直接烧结（DMSL）
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。 KelTool方法缺点： 1、模具尺寸受限制；
2、金属粉末受限制。
三、直接金属粉末激光烧结制模（DMSL）
粉末材料：青铜和镍合金粉末 孔隙填充：环氧树脂
EOS公司
四、间接金属粉末激光烧结制模（RapidTool）
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。
二、快速模具制造方法
1、直接法
SLS：
直接法、间接法
（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 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
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
§3.4 环氧树脂制模技术
§3.5 其它快速模具技术
一、直接注射热塑性塑料制模（AIM）
二、粉末金属浇注模具（KelTool）
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)
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。
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
Hale Waihona Puke Baidu
五、电弧喷涂注塑模具特点
四、经济型硅橡胶模
§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。
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。
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
三、快速模具的局限
模具寿命 精度 表面粗糙度 模具结构 周期 零件尺寸
§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）
(3) 硅橡胶的计量
(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。 液面下浇注 垂直浇注 沿壁浇注 倾斜浇注
(6) 硅橡胶的脱泡
(7) 硅橡胶的硫化
三、重要考虑因素
1、型框尺寸
2、分型面 基本原则：投影面积最大的面
3、特殊结构零件的型框
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
材料：
树脂砂、环氧树脂、低熔点合金
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。
（3）脱模剂的选择原则 A、粘度适中，容易铺展成薄膜；
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
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）
二、硅橡胶模具制作工艺流程
1、原理
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； 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。
(2) 原型的定位
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
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 原型 3、金属壳制作 硅胶模 过渡模
四、电弧喷涂工艺参数
1、电弧功率、电流
功率过小，易断弧；