消失模鑄造模具指導(dǎo)手冊(cè)

1、消失模鑄造模具手冊(cè)第一章 鑄件工藝設(shè)計(jì) 生產(chǎn)消失模鑄件成功的關(guān)鍵在于， 懂得鑄件生產(chǎn)廠、 用戶和模具設(shè)計(jì)者三者之間 緊密配合的重要性。 模具設(shè)計(jì)者先根據(jù)用戶提出的要求和鑄件廠的需要， 其次要 滿足模具制造和模型成型的要求。以下提出的問(wèn)題有助于建立模具設(shè)計(jì)的規(guī)范。一、消失模鑄件有那些綜合設(shè)計(jì)要點(diǎn)？當(dāng)用戶和鑄件廠在討論鑄件工藝時(shí)，需要考慮消失鑄造（簡(jiǎn)稱(chēng)EPC的一些設(shè)計(jì)特點(diǎn)，包括 :1、鑄造孔在其他類(lèi)型的鑄造方法中 ,鑄造孔可以通過(guò)砂芯或者是通過(guò)機(jī)加工 （例如鉆孔 ）獲 得.對(duì)每個(gè)鑄件來(lái)說(shuō)是否鑄孔都有其相應(yīng)的特點(diǎn) , 但是一般情況下 , 鑄出孔使后續(xù) 的機(jī)加工的成本降低 . 通過(guò)專(zhuān)門(mén)的模具設(shè)計(jì)如使用

2、銷(xiāo)釘 . 芯棒或其它機(jī)構(gòu)可以將 鑄造孔直接在模具上做出。2、減少加工余量規(guī)范正確的EPC模具設(shè)計(jì)可以通過(guò)減少撥模斜度和加工余量來(lái)降低鑄件的重量 . 這種靈活的設(shè)計(jì)在許多其他的鑄造方法中是不可能的 .它是EPC工藝的最大優(yōu)點(diǎn) 之一。3、消除復(fù)雜而昂貴的砂芯EPC工藝中消除了普通砂型鑄造中不可缺少的砂芯 .EPC模具中的固定的和可以 移動(dòng)的活塊在泡沫模型中形成與砂芯相似的形狀 , 既鑄件中的 （砂芯）形狀.4、其它設(shè)計(jì)要點(diǎn)EPC模具技術(shù)具有許多其它鑄造方法所不能提供的生產(chǎn)鑄件的特點(diǎn)-負(fù)的撥模斜度. 鑲嵌鑄件 . 特殊的結(jié)構(gòu) （如曲面通道 ）和復(fù)雜的盲孔等都有可能鑄出。 圖 1 所示的是經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3、的EPCW件：圖1優(yōu)化設(shè)計(jì)的EPC零件的關(guān)鍵特點(diǎn)說(shuō)明 詳細(xì)的鑄件工藝分析需要確定一些機(jī)加工和鑄造方面有關(guān)的因素以及鑄件， 分型 面，澆注系統(tǒng)和尺寸公差等問(wèn)題，通過(guò)討論引導(dǎo)對(duì)模具型腔的初步分析。零件加工圖要和鑄件圖聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行仔細(xì)地審查， 這將有助于使許多因素綜合起 來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。5、全面的鑄件設(shè)計(jì)根據(jù)鑄件的形狀確定分模面， 一般的，消失模鑄造的分模面和其它鑄造工藝相類(lèi) 似，但在某些細(xì)節(jié)上略有不同： 生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員要和模具設(shè)計(jì)人員共同確定分模面， 膠合面的位置以及所希望的特點(diǎn)，就可以減少模型分塊的數(shù)量。6、砂芯特點(diǎn)具有凹槽， 內(nèi)腔，連接通道或者其他孔洞特點(diǎn)的鑄件， 采用其他鑄造方法時(shí)需要 使用砂芯：

4、在EPC工藝中,則可以通過(guò)使用活塊或者將分塊模型膠合在一起等方 法來(lái)解決7、機(jī)加工特點(diǎn) 例如鉆孔,減少加工量 ,埋頭鉆孔,锪孔及其它加工的目標(biāo)都可以鑄出 ,但鑄件的 方位將對(duì)模具中使用的活塊設(shè)計(jì)有很大的影響。二 生產(chǎn)量如何確定？ 零件的需求量和它的生產(chǎn)周期決定模具上型腔的數(shù)量或模具數(shù)量，單型腔 EPC 模具也能生產(chǎn)大量的模型 .但是, 必須有時(shí)間對(duì)模具進(jìn)行維護(hù) .三 需要什么樣的精確度 ?鑄件必須通過(guò)兩種方法審查 :首先要考慮鑄造公差 ,其次是加工公差 . 當(dāng)鑄件要考 慮許多影響精度的因素時(shí) , 只有依靠鑄造技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)才能確定是否這些因素 能控制在所需要的公差范圍內(nèi) .四 如何確定價(jià)格目標(biāo)

5、？ 確定一個(gè)鑄件的價(jià)格需要考慮多種因素。就模具方面講，要考慮的主要因素是 EPC模型的價(jià)格增加模具內(nèi)的模型數(shù)量根據(jù)機(jī)器每一循環(huán)消耗費(fèi)用和每一循環(huán) 制成的模型數(shù)量來(lái)看，每個(gè)EPC模型的價(jià)格就可降低。開(kāi)始只用一套模具，以后 當(dāng)產(chǎn)品需求量提高時(shí)，可以增加模具的套數(shù)。五 什么是交貨任務(wù)？ 有兩種重要的交貨條件：1、模具交貨模具的制造方法對(duì)其制造周期有一定的影響。 復(fù)雜的加工模具比簡(jiǎn)單的鑄造模具 要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。隨著CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加工模具的交貨時(shí)間將會(huì)縮 短，只有當(dāng)工程項(xiàng)目和交貨任務(wù)以決定的情況下，才能確定模具的類(lèi)型。2、模型制造周期根據(jù)模型生產(chǎn)的要求可制定出交貨計(jì)劃， 在預(yù)期的模具最

6、高生產(chǎn)效率下， 模具必 須有能力生產(chǎn)所需要的模具數(shù)量， 增加模具中模型的數(shù)量可以縮短模型的生產(chǎn)時(shí) 間。六 如何獲得最佳的模型質(zhì)量？ 影響模型質(zhì)量的最大因素是模具本身的質(zhì)量，評(píng)價(jià)模具的優(yōu)劣不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為“機(jī)加工模具比鑄造模具的模型好”， 而應(yīng)從“哪一種模具能以最低的成本生產(chǎn) 出合格的EPC莫型”的角度來(lái)討論。任何模具，只要能按照工程項(xiàng)目的要求以合 理的價(jià)格制造出合格的EPC莫型，并且能按期交貨，就可以說(shuō)是達(dá)到了質(zhì)量要求。 假如工廠的目標(biāo)是以最短的時(shí)間生產(chǎn)出精確的 EPC模型，那么采用的自動(dòng)化操作 的機(jī)加工模具可以認(rèn)為是最好的方法， 圖 2概括了模具設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的一些因 素如模具結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、

7、出模方式和模型材料等。圖2 鑄件設(shè)計(jì)參考表格（先于模具設(shè)計(jì)）第二章 模具設(shè)計(jì)在對(duì)EPC鑄件完成正確的工藝設(shè)計(jì)后，下一步就要設(shè)計(jì)于之相關(guān)的模具。在討論 模具時(shí)，通常認(rèn)為模具僅有一個(gè)型腔，然而，為保證生產(chǎn)或組裝模塊的需要，也 可能需要設(shè)計(jì)為多個(gè)型腔。這取決于具體的產(chǎn)品，這里只簡(jiǎn)單的論述。為便于討論， 提供一般模具說(shuō)明及組成模具的各個(gè)組元的詳細(xì)說(shuō)明， 模具本身包 含的要求也在圖 3 中表明。一、模具的基本要求1、模具型腔模具型腔使珠粒發(fā)泡成型， 模具的制造方法決定了型腔的精度， 模具型腔表面必 須是拋光的并且沒(méi)有反斜度部位。2、氣室 氣室是模具的組成部分，它的作用是通過(guò)熱蒸汽，水和空氣，氣室是密封的

8、，它 的大小和高度對(duì)模型的質(zhì)量和生產(chǎn)周期都有影響。 對(duì)每一個(gè)零件設(shè)計(jì)氣室時(shí)都必 須仔細(xì)的考慮。3、背板 背板位于模具的背面，相當(dāng)于一個(gè)蓋板，將氣室密封起來(lái)。4、公共設(shè)備連接（水，蒸汽，壓縮空氣等） 模型必須和蒸汽，水和壓縮的循環(huán)空氣連通，水和蒸汽管道安裝在型腔的背面， 保證蒸汽的循環(huán)的均勻和冷卻過(guò)程中水的迅速排出， 空氣的通道應(yīng)設(shè)計(jì)在型腔的 頂部或側(cè)面。5、料槍的連接 模具設(shè)計(jì)中應(yīng)該還應(yīng)有是珠粒從儲(chǔ)存桶流入料槍的充填裝置。6、模具的固定圖3 整體式模具的基本結(jié)構(gòu) 模具（上，下型）緊固在成型機(jī)的平板上。模具的固定部位和類(lèi)型的選擇隨成型 機(jī)及成型操作的特點(diǎn)而變化。二、模具的組成 除了前面所述的模具

9、基本的要求外， 為了便于模型的生產(chǎn)還可以采用其它普通的 裝置，這些裝置和具體的型腔結(jié)合在一起，組成了一套模具的基本部分。三、模具的型腔1、收縮率在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須確定所有的EPC莫型材料和鑄件材質(zhì)，所有這些材料的收縮 率都必須加在模具型腔的尺寸上。2、莫型材料的收縮率 這一問(wèn)題在莫型材料部分討論。3、金屬的收縮率每種金屬都有它本身的收縮特性，EPC鑄件的收縮率類(lèi)似于砂型鑄造，但也略有 不同。每種鑄造工藝都有其特性， 必須征求莫具制造和鑄件工廠的意見(jiàn)。 確定收 縮值范圍時(shí)，必須考慮以下因素：（ 1） 合金種類(lèi)（ 2） 鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（ 3） 砂箱位置（ 4） 砂箱中鑄件的位置方位（同前）四 模具材

10、質(zhì)1、鋁胚加工制成的型腔和氣室 幾乎所有加工制造的模具材質(zhì)都有用鋁合金 6061T651 的配料。這種合金牌號(hào) 表明材料是經(jīng)過(guò)熱處理并且是消除應(yīng)力的， 對(duì)它進(jìn)行機(jī)加工和拋光處理可以達(dá)到 最高標(biāo)準(zhǔn)的精確度和表面光潔度。2、鑄造模具型腔和氣室 最常用的鑄造模具材質(zhì)是鋁合金 A356 必須確保在模具設(shè)計(jì)和澆注過(guò)程中消除模 具的內(nèi)部縮松， 此外，所采用的鑄造方法還必須能鑄出較高質(zhì)量的型腔表面， 以 便能精確地拋光和機(jī)加工。 如果鑄件要進(jìn)行全面的加工， 那么在加工前應(yīng)進(jìn)行熱 處理。3、背板 鑄造鋁合金模具和夾板要保證穩(wěn)定性和精度， 因此下一步工序?qū)Ρ砻嫫秸群推?行度要求較低。4、緊固裝置 所有的螺釘和

11、夾緊零件都應(yīng)采用無(wú)磁性不銹鋼，以保證其耐腐蝕和便于拆御。5、模具型腔設(shè)計(jì)模具型腔材料和制造方法的選擇對(duì) EPC模型的精度有很大的影響，表1列出了模 具型腔的正常公差范圍， 但采用特殊的設(shè)計(jì)方法可以使模具型腔的整體或局部更 加精確.6、加工模具模具型腔的制造可采用不同的加工方法包括 CNC雙聯(lián)法,EDM及其它標(biāo)準(zhǔn)模具加 工方法.通常的,模具型腔是由配料切削而成 ,當(dāng)然,鑄造模具也可以進(jìn)行加工。 對(duì)加工模具來(lái)說(shuō)， 如何形成模具型腔的壁厚是重要的因素， 因?yàn)槟＞弑趁嬉M(jìn)行 加工才能是壁厚更均勻或使壁厚在一定的尺寸范圍內(nèi)。一般地，壁厚范圍在 8 毫米到 13 毫米之間。7、鑄造模具 這里提出的模具型腔

12、的制造方法是鑄造成型，鑄造模具成本較低并且交貨期短， 但相比于加工模具來(lái)說(shuō)其精度也較低。鑄造模具的型腔壁當(dāng)然也是鑄造的， 壁厚精度和均勻性都不如加工模具。 通常鑄 造模具的壁厚在 11 毫米到 1 6毫米之間。 模具型腔精度模具類(lèi)型 標(biāo)準(zhǔn) 特制加工模具 .10 .08鑄造模具 .75 .25表 1 模具型腔的精度，單位：毫米8、組合模具模具可以組合式的， 可以使幾種不同的模具組合使用相同的氣室， 鋪助機(jī)構(gòu)和出 模機(jī)構(gòu)，各插入模具由所設(shè)計(jì)的模板使模型在氣室中都有適合的定位特性， 模板 必須用螺釘緊固和密封以防蒸汽泄露。9、其它模具方法對(duì)相同的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)還有許多其它的模具制造方法， 這些包括采用金屬

13、噴涂， 塑料 制品，金屬陶瓷和裝配組合模具方法等。 對(duì)這些特種工藝的研究不斷深入發(fā)展時(shí)， 遇到了許多困難， 至今大多數(shù)在生產(chǎn)中沒(méi)有得到應(yīng)用： 較低的機(jī)械強(qiáng)度， 高昂的 成本，對(duì)復(fù)雜零件的模具設(shè)計(jì)無(wú)能為力以及較短的模具壽命等， 都大大地影響了 這些工藝的應(yīng)用。10、型腔設(shè)計(jì) 模具的型腔都是按具體零件設(shè)計(jì)的， 分模面，型壁和排氣孔的設(shè)計(jì)都是隨零件而 不同的。11、分模面 定模和動(dòng)模之間的結(jié)合處，或模具主體和活塊之間的結(jié)合處形成了模型的分模 面，選擇合理的分模面可以降低模具的復(fù)雜性和成本。12、排氣孔型腔在珠粒充填， 蒸汽加熱和水冷卻操作過(guò)程中， 排氣孔的位置是很重要的。 分 模面和型腔的綜合排氣以

14、及專(zhuān)門(mén)的技術(shù)可以在充填珠粒時(shí)排出型腔的氣體。 一些 排氣工藝的設(shè)計(jì)參看圖。13、加熱和冷卻 模具的加熱是有向模具氣室通入高壓蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 蒸汽通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接到 蒸汽源的管道進(jìn)入氣室并加熱氣室壁。 加熱的溫度和速度可以通過(guò)改變蒸汽的壓 力值來(lái)控制。 模具必須有足夠進(jìn)氣和排氣管道， 并在設(shè)備的控制下， 發(fā)揮模具正 常的功能。圖 4 型腔排氣工藝簡(jiǎn)圖 模具冷卻過(guò)程通常是用安裝在氣室中的水管來(lái)完成的， 水管是表面有一系列小孔 的銅管，當(dāng)注入水時(shí)就能冷卻型腔內(nèi)壁， 在特殊情況下， 也可以采用噴水管或其 它的特殊水冷裝置。圖 5 所示的是標(biāo)準(zhǔn)的冷卻水管。14、模具型腔壁厚為保證最佳的成型工序， 模具

15、型腔壁厚必須是均勻的。 當(dāng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 鑄造的要 求不允許有均勻的壁厚 , 在這種情況下 , 減薄模具壁厚可以使用特殊的方法和材 料,一些減薄壁厚的技巧如圖 6 所示.15、型腔的定位 在生產(chǎn)過(guò)程中為確保動(dòng)模和定模兩半模具正確地定位 , 必須采用導(dǎo)向銷(xiāo)。設(shè)計(jì)定 位銷(xiāo)有很多方法，但所有的普通定位銷(xiāo)都有必須在對(duì)應(yīng)面上裝配銷(xiāo)套，如圖 7 所示。圖 5 、標(biāo)準(zhǔn)的模具冷卻水管通常就是有一系列小孔的銅管冷卻模型壁的背面圖 6 、型腔壁厚盡可能均勻， 厚大部分安裝通氣孔 圖 7 、模型定位銷(xiāo)的設(shè)計(jì)五 模 具上的活塊裝置在模具中附加的機(jī)械裝置用以抽出活塊， 主要的用途是形成零斜度表面， 反斜度 表面，與模具開(kāi)

16、啟方向成一角度的斜孔， 以減輕模型重量和有助于出模。 象型腔 設(shè)計(jì)一樣，活塊的設(shè)計(jì)也是隨零件而不同的。參看圖 8、圖 9。1、活塊的特點(diǎn)： 活塊可以分為兩類(lèi)： 加熱的活塊和冷的活塊。 空心活塊導(dǎo)熱性較好因?yàn)檎羝梢?通過(guò)它加快發(fā)泡成型， 水也可通過(guò)它冷卻活塊。 冷活塊通常采用實(shí)心圓棒， 直徑 為 9.5 毫米或更小，不能用它來(lái)傳送蒸汽?；顗K可用多種材料制成，包括鋁，黃 銅，朔料和不銹鋼。2、活塊的運(yùn)動(dòng) 活塊的運(yùn)動(dòng)各不相同， 大多是直線運(yùn)動(dòng)， 可以通過(guò)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如襯套和導(dǎo)向滑塊來(lái) 控制活塊導(dǎo)向?；顗K可由汽缸或液壓缸驅(qū)動(dòng)，或者依靠模具的開(kāi)合使之運(yùn)動(dòng)。3、活塊的加熱和冷卻 尺寸較大的活塊為保證能夠充分

17、地控制溫度，一般安裝有獨(dú)立的加熱和冷卻裝 置，不與其它模具部分發(fā)生聯(lián)系。4、活塊與其它裝置的配合 往往活塊的設(shè)計(jì)都要與其它裝置配合，這就要求模具必須按照具體的程序打開(kāi)。 活塊通常安裝與成型機(jī)工序有聯(lián)系的電子元件。圖8 芯棒（活塊）裝置的使用實(shí)例 圖9 活塊裝置的實(shí)例六 模型頂出機(jī)構(gòu) 模型頂出機(jī)構(gòu)用于將模型從模具型腔中取出， 同時(shí)應(yīng)避免損壞模型和能夠加速造 型循環(huán)。可以使用不同類(lèi)型的模型頂出機(jī)構(gòu)， 但是每一種方法都必須滿足零件和 模型的要求。1、手工取模這是勞動(dòng)強(qiáng)度最大的一種取模方法。 操作者中斷造型循環(huán)， 從開(kāi)啟的模具型腔中 取出模型， 因此，手工操作技能就顯得十分重要， 如果操作不當(dāng)就有可能

18、導(dǎo)致模 型尺寸發(fā)生變化或變形。 手工取模一般需要其它方法加以輔助， 如壓縮空氣或頂 桿機(jī)構(gòu)。2、氣室壓力頂出模型 氣室壓力通常用以配合手工取模方法將模型從型腔中取出， 使壓縮空氣從氣室中 通過(guò)排氣孔進(jìn)入型腔，是模型松動(dòng)易于取出。3、管道空氣頂模 這種方法在模具氣室中裝配專(zhuān)用的歧管，使壓縮空氣直接連接小管通向指定區(qū) 域，進(jìn)入型腔。如圖 10 所示。該法通常和其它方法結(jié)合使用。4、機(jī)械取模 這是一種最可靠的取模方法， 采用頂桿系統(tǒng)裝置將模型頂出型腔， 頂桿連接在機(jī) 械出模板或模具的專(zhuān)用部件上，如圖 11 所示。這個(gè)系統(tǒng)作為模具的一部分，它 在成型機(jī)循環(huán)過(guò)程中最合適的時(shí)間動(dòng)作。圖 10 壓縮空氣管道

19、出模機(jī)構(gòu)圖 11 機(jī)械頂出機(jī)構(gòu)第三章 設(shè)計(jì)膠合設(shè)備一般來(lái)說(shuō)，整體設(shè)計(jì)EPC莫型及其響應(yīng)的模具是最佳的選擇。 這樣，模型的尺寸 僅由一套模具相應(yīng)的成型過(guò)程所確定。 如果將模型分塊則需要考慮控制多個(gè)分塊 模型的截面以及膠合工序。 如果確實(shí)需要將模型分成兩個(gè)或多個(gè)分塊， 那么就要 采用膠合設(shè)備。一 、 膠合使用熱溶膠膠合模型分塊是常用的方法之一， 盡管還有手工自硬膠合法和機(jī)器人 膠合法等， 但因?yàn)槭止げ僮鞯牟痪_性以及機(jī)器人膠合法的高成本等原因， 所以 它們并不常用。二、熱溶膠設(shè)備無(wú)論是模型制造廠還是鑄造廠都必須擁有一臺(tái)膠合設(shè)備， 并配備滑動(dòng)裝置或臺(tái)板 以保證其精確性， 重復(fù)性好并能夠嚴(yán)格控制膠合溫

20、度。 記住這些特性， 下述膠合 設(shè)備的組成部分會(huì)影響膠合胎具制造的形式：1、儲(chǔ)膠罐熱溶膠是以一定溫度存儲(chǔ)于容器中 , 使用時(shí)通電加熱并恒溫控制溫度 . 模型膠合 面的大小和數(shù)量與儲(chǔ)膠罐尺寸有關(guān) .2、上膠版固定框架固定框架用于將上膠板移出或浸入儲(chǔ)膠罐。3、臺(tái)板臺(tái)板用于支撐膠合胎具， 臺(tái)板表面必須平整， 無(wú)斜度并可以移動(dòng)。 它們是膠合操 作的基礎(chǔ)，所有胎具和上膠板必須按照它的定位線和基準(zhǔn)設(shè)置。4、真空系統(tǒng)在膠合過(guò)程中， 必須固定分塊模型以保證模型的尺寸要求。 真空源應(yīng)使胎具小心 和精確地固定模型，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候解除真空。三、熱溶膠胎具的要求采用上膠板基本設(shè)備的胎具組成如圖 12A所示。具體如下：

21、1 、 下模型胎具下模型胎具用于放置模型的上半分塊， 采用抽真空固定它， 窩座材料采用塑料或 金屬，通過(guò)鑄造或機(jī)加工制成。2 上模型胎具上模型胎具用于放置模型的上半分塊， 采用抽真空固定模型， 其材料制造方法同 下模型胎具。3、上膠板上膠板通常是用鋁材或鋼材制成的，平常不操作的時(shí)候總是浸泡在熱溶膠容器 中，工作時(shí)它附有少量的熱溶膠涂敷在上半模型的膠合表面。 上膠板的精度和它 與上模型胎具的尺寸對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)膠的涂敷效果有很大的影響。四 膠合操作膠合工序是將兩個(gè)或多個(gè)分塊模型膠合在一起， 它由一系列步驟組成， 由于該工 序是持續(xù)地按照模型裝配技術(shù)的要求重復(fù)進(jìn)行膠合操作，因此需要較高的精確 度。也就是

22、將熱熔膠均勻地涂敷在模型截面， 然后用均勻的壓力將兩半模型膠合。 圖 12 就是膠合的操作步驟。圖 12 膠合過(guò)程第四章 模型材料EPC工藝最初是在使用可發(fā)性聚苯已烯的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，這是由于這種材料具有可使用性和穩(wěn)定性以及模型成型設(shè)備的適用性等，隨著EPC工藝的發(fā)展，對(duì)特殊材料的需要更為重要，這就導(dǎo)致了甲基丙烯酸甲酯(簡(jiǎn)稱(chēng)PMM)，聚合物和共聚物等材料的發(fā)展，典型的充填珠粒的型腔參見(jiàn)圖13。選擇一種特殊的模型材料通常取決于鑄件的冶金要求， EPS模型幾乎廣泛地應(yīng)用 于生產(chǎn)鋁合金鑄件。對(duì)于黑色金屬鑄件，從EPS中分解出來(lái)的碳對(duì)鑄件是有害的。 基于這個(gè)原因，可以使用 PMMAPMMA口 EPS

23、的混合物或共聚物。這些材料通常 比純EPS分解的碳量要少。圖 13 典型的充填珠粒的型腔圖示一、模型材料需要考慮的問(wèn)題模型材料的選擇影響著模具型腔的尺寸， 為正確選擇模型材料以獲得最佳質(zhì)量的 模型必須考慮下面問(wèn)題。二 、模具1、模型收縮EPS模型的收縮率大約是0.75%,而這是一般原則，根據(jù)以下因素調(diào)整收縮率的 范圍在 0.50.8%之間。1) 模型的截面大小。2) 預(yù)發(fā)泡前原材料的存放時(shí)間。3) 珠粒的類(lèi)型與大小。4) 材料的成型密度。5) 預(yù)發(fā)泡EPS珠粒的狀況。常溫時(shí)，大約 75%的收縮發(fā)生在最初的七天，以后在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)在常溫下繼 續(xù)收縮。采用可控制的時(shí)效室和保持模型在較高的溫度下時(shí)

24、效將會(huì)使模型收縮發(fā) 生在幾小時(shí)內(nèi)而不是幾天時(shí)間， 控制時(shí)效溫度是提高生產(chǎn)率的一種選擇方法， 這 樣，在時(shí)效時(shí)對(duì)儲(chǔ)存的要求就可以不致過(guò)高。2、出氣孔 有些模型材料對(duì)充填特性更為敏感，可能需要更多或不同類(lèi)型的出氣孔。3、型腔強(qiáng)度 有些模型材料在發(fā)泡過(guò)程中需要較高的蒸汽壓力，為了膨脹時(shí)能承受更高的壓 力，就需要具有更多內(nèi)部支撐，剛性好的型腔壁。4、加料槍 有些模型材料在充填時(shí)，正確的加料槍的布置方式才能使充填順利進(jìn)行。預(yù)發(fā)泡珠粒的尺寸對(duì)不同的結(jié)構(gòu)模型的充填能力有一定的影響。 購(gòu)買(mǎi)珠?？赡芷?尺寸大小不盡相同。表2列出的是相應(yīng)的原始珠粒大多是 T類(lèi)。一般來(lái)說(shuō)，空腔 的最小壁厚應(yīng)相當(dāng)于一個(gè)珠粒直徑的三倍

25、。 斜度和模具表面光潔度對(duì)填充狹窄通 道有一定的影響。第五章 模型生產(chǎn)基本的EPC莫型生產(chǎn)過(guò)程如圖14所示，原始珠粒經(jīng)過(guò)預(yù)發(fā)泡，熟化，傳送到成 型最后吹入模具型腔生產(chǎn)出模型。 根據(jù)成型工藝恰當(dāng)?shù)剡x擇成型機(jī)是保證正常的 莫型生產(chǎn)所必須的。下面是一些從充填到成型過(guò)程的裝置示意圖。圖14 EPS模型生產(chǎn)流程圖一、成型設(shè)備和公用裝置1. 加料槍 將珠粒從儲(chǔ)存容器中輸送到模具型腔內(nèi)所使用的裝置是加料槍?zhuān)?加料槍必須保持 正確的維護(hù)并能進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)控制珠粒的流動(dòng)。圖 15 是料槍的工作示意圖。圖15 加料槍工作示意圖（料槍必須有正確的操作規(guī)程）二、珠粒處理設(shè)備原始珠粒大約象食鹽顆粒一般大小， 在其使用前必

26、須進(jìn)行預(yù)發(fā)泡處理達(dá)到所要求 的密度，預(yù)發(fā)泡是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)模型的關(guān)鍵，因此，應(yīng)該采用優(yōu)良的設(shè)備。預(yù)發(fā)泡后 的珠粒在成型前必須經(jīng)過(guò)時(shí)效處理使之重新硬化和穩(wěn)定化。三、成型機(jī)的控制 成型機(jī)應(yīng)有如下的控制裝置：填充，加熱，冷卻，穩(wěn)定，開(kāi)合模具，操作活塊機(jī) 構(gòu)，這樣才能生產(chǎn)高質(zhì)量的模型。四、成型機(jī)精度成型機(jī)必須能夠安裝模具且操作穩(wěn)定， 具有夾緊裝置， 平直而不變形的支撐臺(tái)面 以及保證移動(dòng)時(shí)的尺寸平行度。 它的穩(wěn)定性和維護(hù)對(duì)模型質(zhì)量以及模具的使用壽 命都有影響。成型機(jī)也必須能夠調(diào)節(jié)和控制模具的活塊和其它特殊的操作。五、提供加熱模型的蒸汽 蒸汽用于膨脹和融合珠粒，為完成這一功能，必須具有如下的蒸汽源：1. 有足夠

27、的體積 , 以使模具氣室和表面快速升溫。2. 保護(hù)模具免受化學(xué)腐蝕， 蒸汽，污染物質(zhì)或者過(guò)量的化學(xué)物質(zhì)破壞模具表面， 、 腐蝕機(jī)器設(shè)備和模具，并可能聚集在模型內(nèi)部引起缺陷。3. 沒(méi)有冷卻水，蒸汽冷卻所生成的水滴容易引起模具的損壞，從而降低生產(chǎn)效 率和影響模型質(zhì)量。六、水冷模型大多數(shù)模型都采用噴射水冷卻， 水通過(guò)進(jìn)水管道直接噴射到模具型腔的背面， 在 起模前冷卻并穩(wěn)定模型。 因此為完成這一功能， 冷卻水必須具有如下要求： 較低 的溫度，足夠的水量和快速的流動(dòng)以降低氣室的溫度； 并且采用化學(xué)控制方法盡 量減少模具的腐蝕， 因?yàn)槲鬯畬?duì)模具表面有破壞作用。 如果水中含有油， 它將影 響模型的膠合和涂敷

28、，最終產(chǎn)缺陷。七、壓縮空氣站壓縮空氣用于操作某些機(jī)械裝置 （如活塊） ，也可作為氣室壓力或空氣出模系統(tǒng) 吹出模型。因此，完成這一功能所使用的氣源必須：具有足夠的體積，快速地行 操作，保證準(zhǔn)確和可重復(fù)性的成型循環(huán)； 保持潔凈并不和過(guò)多的水， 油發(fā)生接觸。 不潔凈的壓縮空氣會(huì)損壞汽缸襯墊， 造成模型尺寸的偏差； 可按具體結(jié)構(gòu)控制調(diào) 整壓力的大?。徊⒖勺杂膳欧?。八、真空裝置 在充型和冷卻模型中需要真空系統(tǒng)。 這是生產(chǎn)少量模型所特定的操作。 真空系統(tǒng) 必須：有足夠的體積，快速地進(jìn)行操作，保持準(zhǔn)確和可重復(fù)的成型機(jī)循環(huán)；可按 模具結(jié)構(gòu)控制調(diào)整真空度的大小。九 . 液壓系統(tǒng)要是模具能平穩(wěn)和精確的操做需要液壓

29、系統(tǒng)， 尤其對(duì)于體積大的模型來(lái)說(shuō)更加重 要。液壓系統(tǒng)必須：有足夠的體積，快速的進(jìn)行操作，保證準(zhǔn)確和可重復(fù)的成型 機(jī)循環(huán)；保持潔凈并使用高質(zhì)量的液壓油維護(hù)油缸精密； 可控制調(diào)整壓力的大?。?并自由排放。第六章 成型工藝成型工藝的區(qū)分取決于具體的操作過(guò)程， 最初的差別表現(xiàn)在采用何種方法引入蒸 汽和從型腔中排出氣體。一 . 普通成型工藝綜述 在普通成型操作中， 模具型腔通常設(shè)置通氣孔來(lái)輸入蒸汽和排除氣體。 只要有助 于充填珠粒，通氣孔可以布置在型腔的任意位置并可按實(shí)際需要任意增加和減 少。蒸汽也經(jīng)過(guò)通氣孔從氣室中進(jìn)入型腔， 加熱珠粒， 通氣孔的數(shù)量可按實(shí)際要 求再次增加或減少。 圖 16 所示的是一

30、個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的行腔和膠合分模面的通氣孔設(shè)置。 珠粒的充填圖 16 膠合面上的標(biāo)準(zhǔn)氣塞控設(shè)置圖 使用空氣料槍將珠粒從儲(chǔ)存容器中吹入模具型腔中。其基本原理見(jiàn)圖 17 所示。 料槍中的空氣將珠粒吹入型腔然后通過(guò)型腔和分模面氣孔從模具型腔中排出。1. 加熱模具，溶合珠粒關(guān)閉排氣管，并以170KPa左右的壓力將蒸汽通入氣室。如圖18 （A）所示。珠 粒在熱蒸汽的作用下膨脹并互相溶合在一起。圖 17、漏斗中的珠粒經(jīng)料槍填入模具型腔，充滿后漏斗關(guān)閉2. 模型冷卻 . 穩(wěn)定化停止通入蒸汽，開(kāi)啟冷卻水管道。如圖 18（B）所示：冷卻水噴射到型腔的背面 使模型停止發(fā)泡并穩(wěn)定化。 然后打開(kāi)排水管道將冷卻水排除氣室， 活塊

31、（如果有 時(shí)）從模型上依次抽出。3. 模具開(kāi)啟模具開(kāi)啟時(shí)，動(dòng)模中模型承受壓力模型留在定模中，如圖18C）所示。5. 出模模型留在定模中通過(guò)施加壓力將模型頂出。如圖18 （ D）所示，然后，操作人員取走模型也可有傳送帶傳送到適當(dāng)?shù)拇娣盘帯D 18 常規(guī)成型工藝的基本步驟 模型的時(shí)效處理 模型剛從模具中取出時(shí)，其溫度高于室溫，并含有水分，處于 不穩(wěn)定的狀態(tài)。通過(guò)研究可發(fā)性聚苯乙烯的特性可以得出模型隨時(shí)間收縮的曲線 如圖 19 所示。應(yīng)充分考慮模型材料的收縮特性以及從模型成型到使用所間隔的 時(shí)間。圖 19 模型收縮曲線三 . 無(wú)氣孔成型工藝 不久前開(kāi)發(fā)的“無(wú)氣孔”成型工藝， 是指模型表面沒(méi)有氣塞的痕

32、跡。 無(wú)氣孔模具 類(lèi)似與常規(guī)模具一樣的操作要求， 對(duì)于無(wú)氣孔模具的加熱和珠粒的溶合需要對(duì)模 具作一定的改進(jìn)。可以采用如下方法：1. 普通的加熱系統(tǒng)類(lèi)似于普通的模具一樣， 蒸汽的入口設(shè)置在氣室中， 蒸汽通過(guò)它進(jìn)入氣室加熱氣 室表面，通過(guò)加熱氣室，背板和模具壁來(lái)達(dá)到控制溫度。2. 管道蒸汽系統(tǒng)除了通常的加熱系統(tǒng)外， 還可以采用另外一種方法。 將可控制壓力大小的蒸汽通 入氣室中的進(jìn)氣管道， 在進(jìn)氣管道的末端連接有一系列較小的管子， 蒸汽通過(guò)這 些管子上的小孔噴射到型腔中，如圖 20 所示使用該系統(tǒng)可以精確地將蒸汽直接 引入到型腔珠粒中去。圖 20 蒸汽導(dǎo)氣管示意圖（通過(guò)模型壁接觸進(jìn)入型腔） 第七章

33、. 選擇模具制造廠 是直接在鑄造廠生產(chǎn)模型還是從專(zhuān)業(yè)模型制造廠購(gòu)買(mǎi)模型， 要作這個(gè)決定涉及到 一些經(jīng)濟(jì)和技術(shù)問(wèn)題。 每個(gè)模型制造廠所擁有設(shè)備的尺寸和類(lèi)型以及生產(chǎn)能力都 是有限制的。成型車(chē)間應(yīng)擁有一系列不同規(guī)格的機(jī)器設(shè)備， 能夠用于非常簡(jiǎn)單的和極其復(fù)雜的 模具。某些工序操作可以通用的， 而有些工序操作只能集中用于特殊工件的狹小 的范圍內(nèi)。選擇模具制造廠應(yīng)該考慮以下因素：一 . 模具的固定和要求 不同類(lèi)型的模具固定方式是有所選擇的機(jī)器和模型成型操作方法所確定的。 包括 裝在成型機(jī)上的固定氣室， 它適用于平面型腔的模具： 以及具有單獨(dú)的整體氣室 模具。一般來(lái)說(shuō)， 整體氣室模具在成型機(jī)上是最通用的，

34、它們可以固定在不同的 成型機(jī)上。而平面型腔模具和特殊形狀的模具在使用上受模型尺寸的限制。二 . 公用設(shè)施 模型廠和成型機(jī)需要考慮蒸汽， 水和空氣的連接。 在設(shè)計(jì)復(fù)雜模型的模具時(shí)就有 可能導(dǎo)致某些工序的有利或不利之處， 因此選擇公用設(shè)施時(shí)要從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮。 如果 鑄造廠將來(lái)要生產(chǎn)模型或者考慮更換模具時(shí)， 特定的公用設(shè)施的使用將受限制或 者需要重新加工模具。三 . 設(shè)備的穩(wěn)定性 第八章 在選擇模型制造廠和成型機(jī)時(shí)，設(shè)備的尺寸要于所制造的零件尺寸相適 應(yīng)，這一點(diǎn)是很重要的。 較小的設(shè)備適于制造大批量小模型， 但是穩(wěn)定性差并且 不能承受重量或工作壓力較大的模具。當(dāng)模具充滿珠粒并用蒸汽快速加熱膨脹 時(shí)，如果

35、模具尺寸設(shè)計(jì)不當(dāng)， 加熱模具時(shí)所產(chǎn)生的型腔內(nèi)部壓力將迫使型板變彎或使得模具出現(xiàn)泄漏。 小結(jié)設(shè)計(jì)EPC模具應(yīng)該將零件的特點(diǎn)和工藝方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。將現(xiàn)有的零件設(shè)計(jì) 方法直接搬到EPC工藝中通常不能充分發(fā)揮這種工藝的優(yōu)點(diǎn)。鑄件和模型設(shè)計(jì)應(yīng) 該考慮到EPC工藝的每一個(gè)步驟。創(chuàng)新而又正確的設(shè)計(jì)改進(jìn)了模型和鑄件，兩者 正是迫切希望的。附錄1、氣體頂出法( Air Eject )一種取模方法， 它使用專(zhuān)用的通氣管道。 氣體通過(guò)這種連接氣塞的管道進(jìn)入型腔 頂出模型。該名詞也可指將壓縮空氣通入氣室， 氣體通過(guò)氣孔將模型頂出的方法。2、空氣增壓法( Air Pressurize ) 一種取模方法，該法是將整體

36、氣室中的氣體增壓，而將模型推出空腔。3、反斜度( Back Draft )因模具壁厚不均勻 (由于設(shè)計(jì)或失誤等原因)而造成模型不能從模具中頂出的 一種障礙，也可指倒撥模斜度。4、背板( Backplate ) 模具背面的組成部分，它是可拆御的并且使管道等裝置放進(jìn)型腔的背面。5、定位基板( Baseplate ) 用于固定模具的一種平板，便于組合模具安裝在一臺(tái)成型機(jī)上的裝置。6、鑄造特點(diǎn)( Cast Features ) 設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮的零件鑄造特點(diǎn)，包括孔，加工臺(tái)座，零斜度表面等。7、鑲鑄插塊( Cast-in insert ) 鑲鑄入模具的構(gòu)件特點(diǎn)，包括插入式的芯塊等8、鑄造模具( Cas

37、t Tooling ) 采用鑄造方法制成的模具，此類(lèi)模具的制造周期最短但精度也最低。9、氣室( Chest ) 模具的組成部分，可以通過(guò)蒸汽，水，和壓縮空氣，氣室必須是密封的。10、冷卻( Cooling ) 在蒸汽循環(huán)之后，用水噴射到模具型腔背面來(lái)冷卻模型。11、活塊( Core Pull ) 模具的組成部分之一，形成模型的內(nèi)部形狀，活塊可以被移出，使頂出型腔。12、氣塞( Core Vents ) 一種可購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)準(zhǔn)零件，安裝在模具中，在型腔和氣室之間傳送空氣和蒸汽。13、芯棒( Coring ) 模具的組成部分，在消失模鑄造中，形成模型的孔洞。14、蒸汽傳輸( Cross Steam )

38、指在蒸汽循環(huán)中蒸汽通過(guò)模型或型腔從一個(gè)氣室傳送到另一個(gè)氣室。15、出模( Ejection ) 指將已成型的模型從模具中取出的裝置或操作。16、消失模鑄造( Expendable Pattern CastingEPC ) 此工藝是指用耐火涂料涂敖模型， 烘干后放在砂箱中并用干砂緊實(shí)。 隨著液態(tài)金 屬的澆入， 模型熔化并被金屬占據(jù)其位置形成鑄件。 每個(gè)鑄件都需要一個(gè)有泡沫 朔料制成的模型，下面的幾個(gè)專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)都泛指此種鑄造工藝以及與之類(lèi)似的方法：Expendable Patter CastingEPC , Evaporative Pattern Casting , Lost Foam proess

39、 ， Full Mold process ，Castyral TM process ，Replicast TM process and policast TM process.17、料槍( Fill Guns ) 珠粒輸送到模具型腔的工具。18、模型( Foam Pattern ) 在模具中成型的可發(fā)性泡沫朔料模型將用于消失模鑄造， 可用于消失模鑄造的泡 沫朔料有：可發(fā)性聚苯乙烯(EPS聚甲基丙烯酸丙脂(PMM) 和其它聚合物及共聚物。19、密封墊圈( Gasket) 一種有彈性的密封墊,用于保持模具中的內(nèi)部壓力并使水不泄漏。20、澆注系統(tǒng)( Gating )液態(tài)金屬引入EPC模型所使用的連接部