《逆向工程及快速成型原理》ppt課件

1、逆向工程及快速成型 Reverse Engineering & Rapid Prototyping主講：匡唐清華東交大資料工程系.主要內(nèi)容概論軟模橋模硬模RE & RPRT篇.快速制模：快速模具制造Rapid Tooling，簡稱RT，是以RP為技術(shù)支撐而開展起來的新型制造技術(shù)。特點(diǎn)：制模周期短，普通為傳統(tǒng)模具制造的1/31/10 ；工藝簡單，易于推行；制模本錢低僅為傳統(tǒng)制模的1/31/5 精度和壽命能滿足某種特定的功能需求，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好。概 論.快速制模：方法直接法：優(yōu)點(diǎn)是制模工藝簡單、精度較高、工期短，缺陷是單件模具本錢較高，適用于樣機(jī)、樣件試制。經(jīng)過SLA 或SLS 法，直接用樹脂、

2、粉末塑料如ABS等制成凸、凹模，可以作成薄板的簡易沖模，汽車覆蓋件成形模等。這些簡易模具的壽命是501000 件，適用于產(chǎn)品試制階段。采用特殊的紙質(zhì)利用 LOM 工藝方法可直接制造出紙質(zhì)模具，堅(jiān)如硬木，可耐200高溫，可用作低熔點(diǎn)合金的模具或試制用注塑模以及精細(xì)鑄造用的蠟?zāi)３尚文＃€可以替代砂型鑄造用的木模。用FDM 法直接制成金屬模。將不銹鋼粉末用FDM 法制成金屬型后，經(jīng)過燒結(jié)、滲銅等工藝滲銅等工藝制成了具有復(fù)雜冷卻液道的注塑模概 論.快速制模：方法間接法：由快速成形或其他途徑得到零件原型，根據(jù)不同的批量和功能要求采用適宜的工藝方法快速翻制得模具概 論.快速制模概 論.軟模技術(shù)普通指硅膠模

3、，由SLA,FDM，LOM或SLS制造零件原型，再翻制硅膠模后，向模中灌注雙組分樹脂，固化后得到所需零件。經(jīng)過調(diào)理樹脂中雙組分的構(gòu)成來調(diào)整樹脂零件的機(jī)械性。過渡模(橋模)技術(shù)普通為環(huán)氧樹脂模具，橋模是介于試制用軟模與正式消費(fèi)模間的一種模具，可直接進(jìn)展注塑消費(fèi)，運(yùn)用壽命目的為1001000個零件，零件用與最終零件消費(fèi)期望的產(chǎn)品資料制成?？蓾M足中小批量消費(fèi)的需求硬模技術(shù)硬模普通指用間接方法制造的金屬模具和用快速成形金屬粉末選擇性燒結(jié)直接制造的金屬模具間接法：先利用快速成形技術(shù)加工出非金屬資料的原型，然后借助其他技術(shù)將這些非金屬原型翻制金屬零件或金屬模具概 論.工藝道路原型件的預(yù)備略硅橡膠模的構(gòu)造硅

4、橡膠模的優(yōu)點(diǎn)硅橡膠模的制造澆注品的制造運(yùn)用軟模.工藝道路硅橡膠模的構(gòu)造軟模零件三維外型STL文件格式RP原型制造硅膠模翻制樹脂件消費(fèi).硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造較簡單，制造周期短 只需工件的原型件，無需昂貴的設(shè)備和模架等安裝，不用模具設(shè)計(jì)，在幾小時(shí)內(nèi)就能完成制模與產(chǎn)品成形。與傳統(tǒng)金屬模注射成形塑料工件相比，用硅橡膠模能縮短開發(fā)周期高達(dá)90%； 本錢低 與CNC機(jī)加工的金屬模相比，硅橡膠模的制造費(fèi)用低得多，普通只需金屬模的幾分之一；彈性好，工件易于脫模 不用添加脫模斜度，工件往往就能脫模，可大大簡化模具的設(shè)計(jì)；復(fù)印性能好，精度高 硅橡膠的收縮率小，有優(yōu)良的復(fù)印性能，能到達(dá)金屬模同樣的精度； 軟模.硅橡膠

5、模的優(yōu)點(diǎn)能用于在室溫下澆注高性能的聚氨酯塑料件或蠟件 反響成形聚氨酯又稱為反響成形塑料。它的原資料通常是液態(tài)雙組分資料，將這兩個組分按一定的比例加以混合，并在室溫下澆注到成形模具內(nèi)，能迅速幾十秒至幾分鐘內(nèi)完成固化反響, 1040min內(nèi)能脫模，然后,普通在80下經(jīng)幾小時(shí)保溫，可完全固化成高性能的塑料件如ABS工件，這種成形塑料件的方法不用采用金屬模和熱注射成形機(jī)，普通稱為塑料反響成形工藝。 廣泛運(yùn)用在新產(chǎn)品的試制中通常用于成形塑料件，也可用于成形失蠟鑄造所需蠟件。普通室溫硫化硅橡膠模的運(yùn)用壽命取決于工件的復(fù)雜程度，普通為1020個工件，足夠新產(chǎn)品研制的需求。 軟模.硅橡膠模的缺陷導(dǎo)熱性能差壽命

6、短不能成形真實(shí)的零件不能采用熱注射工藝成形工件軟模.硅橡膠模的制造原資料雙組分室溫硫化有機(jī)硅橡膠聚合型：固化時(shí)產(chǎn)生副生成物，收縮率較大縮合型模具硅橡膠的抗剪切強(qiáng)度較低，在模具制造過程中易撕裂，難于成型花紋深、外形復(fù)雜的模具；成型過程中由于縮合交聯(lián)反響產(chǎn)生乙醇物質(zhì)難以完全排出，使模具在受熱時(shí)硅橡膠降解老化，同時(shí)由于乙醇的排出也使得硫化膠的體積收縮，影響模具的尺寸減少。因此，常用在塑料或人造革消費(fèi)中的高頻壓花模具，或尺寸要求不高的工藝品制造。加成型：由于采用加成硫化體系，在成型過程中不產(chǎn)生低分子化合物，因此具有低得線性收縮率，膠料可以深部固化，且物理、力學(xué)性能和耐熱老化性能優(yōu)良，適用于制造精細(xì)模具

7、和鑄造模具，且模具制造工藝簡單，不損傷原型、仿真性好。成為模具硅橡膠的主導(dǎo)軟模.硅橡膠模的制造設(shè)備真空澆注機(jī)真空的作用是提供真空環(huán)境，排除液態(tài)資料中混入的空氣或濕氣，防止在澆注件中出現(xiàn)氣泡。反響注射機(jī)壓力和流量比較大，適宜反響成形中大型塑料件，但是，往往難于在真空環(huán)境下成形，所以應(yīng)留意設(shè)法排除塑料件中的氣泡 軟模真空澆注機(jī)澆注 反響注射機(jī).硅橡膠模的制造步驟軟模由于RP技術(shù)消費(fèi)出來的原型資料與硅橡膠不發(fā)生反響，制造過程中沒有經(jīng)過變形，也不會產(chǎn)生褶皺，可以消費(fèi)出與精細(xì)塑料件一樣的外表質(zhì)量。.硅橡膠模的制造步驟原型外表處置 RP原型普通存在臺階紋或縫隙，需進(jìn)展打磨和防滲與強(qiáng)化處置等以提高原型的外表

8、光滑程度和抗?jié)裥耘c抗熱性等。只需原型外表足夠光滑，才干保證制造的硅膠模型腔的光潔度，進(jìn)而確保翻制的產(chǎn)品具有較高的外表質(zhì)量和便于從硅膠模中取出。軟模制造型框和固定原型根據(jù)原型的幾何尺寸和硅膠模運(yùn)用要求設(shè)計(jì)澆注型框的外形和尺寸，型框的尺寸應(yīng)適中。在固定原型之前，需確定分型面和澆口的位置，這直接影響著澆注產(chǎn)品能否順利脫模和產(chǎn)品澆注質(zhì)量的好壞。當(dāng)分型面和澆道選定并處置終了后，便將原型固定于型框中。.硅橡膠模的制造步驟硅橡膠計(jì)量、混合并真空脫泡硅橡膠用量應(yīng)根據(jù)所制造的型框尺寸和硅橡膠的比重準(zhǔn)確計(jì)量。將計(jì)量好的硅橡膠添入適當(dāng)比例的硬化劑，攪拌均勻后進(jìn)展真空脫泡。脫泡時(shí)間應(yīng)根據(jù)到達(dá)的真空度來掌握。硅橡膠澆注

9、及固化硅橡膠混合體真空脫泡后澆注到已固定好原型的型框中。澆注后，為確保充填完好，再次真空脫泡。脫泡的目的是抽出澆注過程中摻入硅膠中的氣體和封鎖于原型空腔中的氣體，此次脫泡的時(shí)間應(yīng)比澆注前的脫泡時(shí)間適當(dāng)加長，詳細(xì)時(shí)間應(yīng)根據(jù)所選用的硅橡膠資料的可操作時(shí)間和原型大小而定。脫泡后，硅膠模可自行硬化或加溫硬化。加溫硬化可縮短硬化時(shí)間。軟模.硅橡膠模的制造步驟撤除型框、刀剖開模并取出原型當(dāng)硅膠模硬化后，即可將型框撤除并去掉澆道棒等。參照原型分型面的標(biāo)志進(jìn)展刀剖開模，將原型取出對硅膠模的型腔進(jìn)展必要清理，便可利用所制造的硅橡膠模具在真空形狀下進(jìn)展樹脂或塑料產(chǎn)品的制造軟模撤除型框刀剖開模取出原型清理后合模小件

10、樹脂產(chǎn)品硅膠模的制造流程關(guān)公硅膠模制造.產(chǎn)品制造原資料聚氨酯資料硬質(zhì)資料類ABS、半硬質(zhì)資料類PP，PE，PC，PMMA和彈性資料類橡膠操作時(shí)間35m，離模時(shí)間1h制造過程經(jīng)過改動樹脂中雙組分的構(gòu)成來調(diào)整樹脂零件的機(jī)械性能模具壽命為2050件樹脂零件軟模.產(chǎn)品制造制造過程軟模.產(chǎn)品制造制造過程預(yù)熱預(yù)熱硅橡膠模和原資料液態(tài)雙組分聚氨酯合模用大號訂書機(jī)沿分模面順序訂壓訂書釘，纏繞一圈膠帶，使上下半模良好密封，防止?jié)沧r(shí)液態(tài)資料從分模面溢出抽真空將硅橡膠模放入真空澆注機(jī)，排除模具型腔中的氣體澆注經(jīng)過控制系統(tǒng)，將A杯內(nèi)的固化劑注入B杯，混合器開場進(jìn)展攪拌，然后，使B杯中已混合的液態(tài)資料經(jīng)過漏斗徐徐注入

11、模具的型腔軟模.產(chǎn)品制造制造過程固化待硅橡膠模中的液態(tài)資料初步固化后，將模具放入烘箱，在7075下加熱，使液態(tài)資料完全固化取件取出硅橡膠模，去除模具上的膠帶與訂書釘，用緊縮空氣槍向模具的澆口吹氣，分開上下半模，取出塑料件。后處置軟模.運(yùn)用可用于快速成形塑料件最普遍或蠟件，這些成形件不僅是普通的塑料件，而且可以是大型、復(fù)雜、高性能、高透明度、高精細(xì)度的塑料件 軟模汽車保險(xiǎn)杠ABS塑料件 硬塑料件、透明塑料件和彈性塑料件 .軟模運(yùn)用軟模外形復(fù)雜的塑料件及其硅橡膠模 硅橡膠模和澆注的彈性件 有許多密集小孔的網(wǎng)格式塑料件 硅橡膠模與澆注的蠟?zāi)?用硅橡膠模澆注的透明光學(xué)件 .鋁填充環(huán)氧樹脂模Compos

12、ite Aluminum-Filled Epoxy, CAFE制模資料：鋁基復(fù)合資料填充鋁粉的環(huán)氧樹脂SLA成形的樹脂殼鋁填充環(huán)氧樹脂襯模成形部分采用SLA成形的型芯/型腔殼采用鋁填充環(huán)氧樹脂填充殼反面橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝模型預(yù)備首先，真實(shí)功能零件制造中能夠存在資料的收縮，因此，原型的外形和尺寸應(yīng)該適當(dāng)修正以補(bǔ)償資料收縮引起的變形。另一個問題是由制模方法所決議的，用于制造環(huán)氧樹脂模具的快速原型應(yīng)帶有適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍?。首先由快速成形技術(shù)制造原型實(shí)踐最終零件用作母模，作為母模的原型件必需經(jīng)過外表打磨和拋光橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝底座制造并固定原型底座的制造要保證與模型及分型面相吻

13、合，底座可以由一些容易刻鑿的資料像木材、金屬、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制造。固定好模型后，進(jìn)展?？虼罱?。當(dāng)環(huán)氧樹脂模具需求用?？蚣訌?qiáng)時(shí)，?？蛟摦?dāng)用金屬制造，并且模框內(nèi)部應(yīng)盡能夠粗糙，以增大環(huán)氧樹脂與模框的粘接強(qiáng)度。橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝涂脫模劑為了順利脫模，模型及分模面必需涂脫模劑。脫模劑應(yīng)該涂得盡能夠地薄，并且盡能夠均勻地涂23遍，以防止漏涂和涂不均勻。然而，起加強(qiáng)作用的金屬模框和一些鑲嵌件不能涂脫模劑。有時(shí)，為了使其與環(huán)氧樹脂銜接更好，還應(yīng)打毛其外表，或?qū)⑵渥鳛殍偳稑?gòu)造。將環(huán)氧樹脂與固化劑和填料及附加物金屬粉末等均勻混合，混合過程中必需仔細(xì)攪拌，盡能夠地防止混進(jìn)氣體。采用真空

14、混料機(jī)可以有效地防止氣體的混入。橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝澆注樹脂脫模劑噴灑終了后，將混合好的填充物澆注到型框內(nèi)，應(yīng)掌握澆注速度盡量均勻，并盡能夠使環(huán)氧樹脂混合料從?？虻淖畹忘c(diǎn)進(jìn)入。去除底座并進(jìn)展另一半模的制造待樹脂混合物根本固化后，將模具小心的翻轉(zhuǎn)過來并移走底座，搭建另一半模的模框，噴瀟灑膜劑，同樣過程澆注另一半模具。橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝樹脂硬化并脫模待樹脂完全固化后，移走型框，將上下半模放入后處置的爐子內(nèi)加熱并保溫。環(huán)氧樹脂的硬化過程可以在一定壓力下進(jìn)展。實(shí)際證明，壓力條件下進(jìn)展硬化可以防止氣孔的產(chǎn)生，并可提高資料的致密度以及模具的精度和外表光潔度。由于光固化樹脂的力學(xué)性

15、能較低，而且大部分做成中空構(gòu)造為了提高制造速度并節(jié)約樹脂資料，因此壓力不能太高。硬化過程最好在60以下，由于光固化樹脂資料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度普通在6080之間。當(dāng)環(huán)氧樹脂完全硬化后，采用頂模桿或公用起模安裝將原型從樹脂模具中取出，如下圖。橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝模具修整并組裝假設(shè)環(huán)氧樹脂模具上存在個別小的缺陷，可以進(jìn)展手工修整。修整包括部分環(huán)氧樹脂補(bǔ)貼和鉗工打磨等。當(dāng)上下半模修整終了后，便可以與規(guī)范的或預(yù)先設(shè)計(jì)并加工好的模架進(jìn)展裝配，完成環(huán)氧樹脂模具的制造，交付運(yùn)用。橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝正母模一個工步母模、樹脂模都較硬，對較復(fù)雜零件必需適當(dāng)添加拔模斜度，保證順利脫模負(fù)母模中間

16、硅橡膠軟模負(fù)母模設(shè)計(jì)、制造較困難易于脫模二工步，尺寸誤差增大正母模兩次中間硅橡膠軟模工序較多，尺寸誤差增大橋 模正母模：外形與最終零件一樣，思索了收縮補(bǔ)償負(fù)母模：外形與最終零件相反，思索了收縮補(bǔ)償.鋁填充環(huán)氧樹脂模制造過程正母模有真空條件制造母模和分型板母模外表涂覆脫模劑母模、分型板置于型框中設(shè)置冷卻管配備模具資料精細(xì)研磨鋁粉和雙組分熱固性環(huán)氧樹脂，真空脫泡真空澆注，固化拆分，反復(fù)過程澆注另一半模檢查型芯型腔定位、加工澆注孔、安裝推料板/推料桿/冷卻管、裝配至規(guī)范模架熱塑性塑料注射成型橋 模.鋁填充環(huán)氧樹脂模特點(diǎn)與傳統(tǒng)注塑模相比，省略了模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工和熱處置三個耗時(shí)費(fèi)錢的過程，本錢大大降低

17、，消費(fèi)周期大大縮短；模具壽命可達(dá)1001000件，對外形簡單零件可達(dá)5000件，可滿足中、小批量消費(fèi)需求。橋 模.SLA成形的樹脂殼鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模Direct AIM方法20世紀(jì)90年代中期3D Systems公司；AIMACES Injection Molding；ACESAccurate Clear Epoxy Solid，一種SLA快速成形工藝：在 300下直接把熱塑性塑料注入一種玻璃化溫度為65 -85 的SL光敏樹脂制成的ACES模腔中，得到塑料零件。橋 模.SLA成形的樹脂殼鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模Direct AIM方法：要有較長的注塑循環(huán)周期，適宜的脫模劑和拔模斜度成型周期長

18、45min樹脂熱導(dǎo)率低大型ACES鑲塊的快速成形時(shí)間長3040hDirect AIM鑲塊的物理強(qiáng)度不高Direct AIM模具外表較軟，抗磨損性較差橋 模.SLA成形的樹脂殼鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模ACES型芯/型腔殼背襯填充AFE/Al更短的SLA制造時(shí)間更有效的熱導(dǎo)率更好的抗壓強(qiáng)度更低的本錢注塑循環(huán)周期縮短模具壽命延伸橋 模.直接制造金屬粉末SLS成形直接制造金屬模具，但目前精度難以滿足要求間接制造先利用快速成形技術(shù)加工出非金屬資料的原型，然后借助其他技術(shù)將其翻制成金屬零件或金屬模具硬 模.硬 模.直接加工金屬模具SLS燒結(jié)單一金屬粉末直接燒結(jié)，普通為青銅基粉末熔點(diǎn)差別較大的兩種金屬粉末燒結(jié)液

19、相燒結(jié)金屬粉末/樹脂燒結(jié)降解聚合物高溫二次燒結(jié)滲金屬LOM成形成形資料為金屬箔，可直接加工出鑄造用EPS氣化模FDM成形成形資料為金屬資料硬 模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法快速制模技術(shù)由美國3D Systems公司開發(fā)勝利，后轉(zhuǎn)讓給美國Keltool公司。KeltoolTM法制模技術(shù)實(shí)踐上是一種粉末冶金工藝。KeltoolTM法根本原理及工藝流程首先以三維CAD軟件設(shè)計(jì)概念原型包括型腔和型芯并保管為STL文件，然后將STL格式文件傳送至快速原型系統(tǒng)來制造原始原型；然后利用原始原型制得硅橡膠軟模；接下來在真空無壓形狀下向硅橡膠軟模內(nèi)澆注由兩種不同成分，不同粒徑組成的雙形

20、狀混合金屬粉末與有機(jī)樹脂粘結(jié)劑按一定比例組成的混合物，固化原型后制得待燒結(jié)坯；然后將待燒結(jié)坯放置于有氫氣氣氛的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)展燒結(jié)，在燒結(jié)過程的低溫階段，粘結(jié)劑被燒除并由流動的氫氣帶走；硬 模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法根本原理及工藝流程(續(xù))再繼續(xù)升溫?zé)Y(jié)，將純金屬粉末燒結(jié)在一同，從而制得孔隙分布均勻的骨架狀坯體；最后，向骨架狀坯體中滲入另一種金屬普通為銅，使之成為完全致密的金屬模具。由此工藝所制得的金屬鋼質(zhì)硬模普通為70%的雙形狀混合金屬和30%的銅，其硬度可以因雙形狀混合金屬的成分不同而不同。比如由A6模鋼粉末及碳化鎢粉末組成的雙形狀混合鐵粉作為基體并經(jīng)過滲銅致密和

21、熱處置后得到的鋼質(zhì)硬模，硬度可達(dá)46-50Rc。硬 模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬 模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的資料普通運(yùn)用以WC粉末和A6工具鋼粉末組成的雙形狀混合粉末為基體資料，精細(xì)研磨的WC顆粒，直徑約為1-4m平均有效粒徑為2.5m，普通為多邊形或粒狀；A6工具鋼粉末直徑為20-38m平均有效粒徑為27m。與簡單地采用單一形狀的粉末相比，這種雙形狀混合顆粒的優(yōu)點(diǎn)如下：粗細(xì)粒徑比大于7，因此雙形狀包的密度高得多。精細(xì)的WC顆粒能填充較大A6工具鋼顆粒之間的空隙。粘結(jié)劑的密度小的多，在復(fù)原爐中需求去除的粘結(jié)劑較少。燒結(jié)過程中平均收縮率較小，提高精度。充

22、分發(fā)揚(yáng)了各組分的特點(diǎn)，粒徑較小的WC顆粒能提高外表光潔度，且能改善鑲塊的耐磨性，粒徑較大的A6工具鋼顆粒那么可以提供良好的韌性。 硬 模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的工藝特點(diǎn) 以KeltoolTM制成的耐用鋼模資料為70% A6工具鋼粉末及碳化鎢和30%銅，A6模鋼有良好的抗磨和低扭曲性，而碳化鎢的硬度和耐久性極佳，銅原料那么可以提高強(qiáng)度和導(dǎo)熱率。其硬度為30-34Rc，熱處置后為46-50Rc，具有非常好的模具壽命，可達(dá)1百萬件以上。工藝流程簡單，制造快速。只需溫度控制準(zhǔn)確，可以將燒結(jié)和滲銅延續(xù)進(jìn)展，節(jié)約本錢，縮短制造時(shí)間，而且減少因溫度變化而引起的收縮和變形。硬

23、模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的工藝特點(diǎn) 所需資料要求粒度較細(xì)，且對粘結(jié)劑的粘結(jié)性、流動性、固化性等性能有很嚴(yán)厲的要求。所用母模模具負(fù)型沒有足夠的強(qiáng)度和硬度，故成形的模具精度不夠高。模具消費(fèi)周期較長，平均為4周，其中制造型芯件需求810天，而且型芯件的尺寸較小，普通在152mm203mm101mm以下。 硬 模.KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的運(yùn)用適宜消費(fèi)低公差、精細(xì)的模具，其尺寸精度為250mm土0.04mm。硬 模a) Keltool型腔 b) Keltool型腔固定于模架上.Rapid toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM法制模

24、技術(shù)也稱為間接金屬粉末激光燒結(jié)制模，是由美國DTM公司開發(fā)的一種用于快速模具的粉末成型技術(shù)。該成型技術(shù)是根據(jù)Texas大學(xué)獲得的專利技術(shù)為根底努力于粉末類快速原型機(jī)器的研發(fā)與消費(fèi)之后開發(fā)勝利的。RapidToolTM工藝原理及流程利用CO2激光照射外層包有粘結(jié)劑的金屬粉末使粉末粘結(jié)成為半廢品。粘結(jié)劑為熱塑性聚合物，顆粒粒徑約為5m，被預(yù)先包裹在低碳鋼粉顆粒上；低碳鋼粉顆粒粒徑約為55m。粘結(jié)劑熔化后使鋼粉顆粒固定在一同成為半廢品。半廢品強(qiáng)度僅為3MPa，因此必需小心處置，以免損傷薄弱部位。 將半廢品進(jìn)展燒結(jié)處置。將半廢品置于含有25%氫氣和75%氮?dú)獾碾姞t中。爐溫大約在700時(shí)，粘結(jié)劑幾乎全部

25、被去除。氧化過程存在少量的碳渣，它會起膠粘作用，暫時(shí)協(xié)助粘合鋼粉顆粒。這樣燒結(jié)后制得含有60%體積金屬，以及40%體積空隙的鋼骨架半廢品。硬 模.Rapid toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝原理及流程續(xù)將鋼骨架半廢品進(jìn)展?jié)B銅處置。繼續(xù)將鋼骨架半廢品放入充以70%氮?dú)夂?0%氦氣的加熱爐內(nèi)，并在適當(dāng)位置擺設(shè)銅磚，之后，升溫至銅的熔點(diǎn)以上，低碳鋼顆粒的熔點(diǎn)之下，大約1120時(shí)，在制品下面的銅磚開場熔化并因毛細(xì)管景象滲入鋼骨架中因粘結(jié)劑蒸發(fā)所遺留下來的空隙，得到無孔隙的全致密的模具。最后再將此全致密的模具進(jìn)展一些后處置的任務(wù)如加工入料孔、冷卻水孔、頂出孔等，便完成了用于注射成型模

26、具型芯的制造，然后直接安裝在模座上，便可以在注射成型機(jī)上進(jìn)展批量制品的消費(fèi)。 硬 模.Rapid toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝原理及流程續(xù)硬 模.Rapid toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝特點(diǎn)該方法所得到的型芯由60%的鋼和40%的銅所組成，在爐中的總線收縮率為2.53.5%，硬度可達(dá)HRC27，資料機(jī)械性能優(yōu)于Al7075，壽命可超越50000件。優(yōu)點(diǎn)制造過程快速(約515任務(wù)日)；模具型芯中含有40%或45%的銅，注射模具的冷卻效果好，循環(huán)時(shí)間可大大縮短；模具壽命長；可運(yùn)用傳統(tǒng)工具進(jìn)展機(jī)加工。 缺陷是在1120滲銅時(shí)會因高溫導(dǎo)致制件變形。 硬

27、模.Rapid toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM制模資料及設(shè)備DTM公司的Sinterstation2500快速成型系統(tǒng)所運(yùn)用資料最初是一些熱塑性資料，如PVC、PC、尼龍、蠟粉，以及用于制造殼型熔模鑄造模型的資料，后來成型資料又?jǐn)U展，如今可以成型的資料包括三大類：丙烯酸基粉末True Form PM、由尼龍與玻璃珠強(qiáng)化尼龍組成的合成資料、聚合粘結(jié)劑預(yù)包裹的低碳鋼粉粒例如：Rapid Steel2.0。硬 模.Rapid toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝運(yùn)用硬 模 RapidtoolTM制模工藝制造的模具型芯 .Rapid toolTM法快速制模技術(shù)Rapi

28、dToolTM工藝運(yùn)用硬 模RapidToolTM工藝注塑模與傳統(tǒng)工藝注塑模對比表模具類型模具成本/美元模具開發(fā)周期/周模具壽命/件每件注塑件的成本/美元RapidToolTM注塑模20,0006750004.00傳統(tǒng)注塑模60,0001618250,0000.24*數(shù)據(jù)源自Ford汽車制造公司.Direct ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM法制模技術(shù)也稱為直接金屬粉末激光燒結(jié)制模Direct Metal Laser Sintering，DMLS，DirectToolTM，是利用德國EOS公司的選擇性激光燒結(jié)SLS設(shè)備直接進(jìn)展金屬模具的制造技術(shù)。DirectToolTM工藝原

29、理及流程與RapidToolTM大體類似。不同的是該工藝資料運(yùn)用范圍極其有限，所用資料為純金屬粉末，燒結(jié)坯不是靠有機(jī)粘結(jié)劑來粘結(jié)，而是靠金屬粉末的分散而粘結(jié)在一同的，所以其燒結(jié)的激光器所需功率比較大，普通至少在200W以上。同樣截面的輪廓，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息有選擇性地?zé)Y(jié)粉末資料，構(gòu)成一系列具有一個微小厚度的片狀實(shí)體，逐層堆積，構(gòu)成原型件；然后再將原型件滲入適量的環(huán)氧樹脂，以提高制件的抗彎強(qiáng)度。采用DirectToolTM制造的模具壽命可達(dá)15000件以上。 硬 模.Direct ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM工藝資料DirectMetal 銅-鎳基混合粉該合金混合粉末資料為瑞

30、典Electrolux公司開發(fā)的青銅和鎳合金粉末，詳細(xì)成分為75青銅Cu90-Sn10、20鎳及5的磷銅，平均粒徑為35-40m。在其外表浸透一層高溫環(huán)氧樹脂，或者滲入低熔點(diǎn)金屬如錫，可以得到比較好的效果，可以用作注塑模、壓鑄模等。硬 模DirectMetal 20資料制造的門鎖.Direct ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM工藝資料DirectSteel 鋼-青銅-鎳基混合粉DirectSteel 鋼-青銅-鎳基混合粉常用的有50-V1、50-V2和100-V3三種牌號。這種合金粉末資料里面不含有有機(jī)成分，粒徑約為50m。這種合金粉末不用進(jìn)展后燒結(jié)與滲銅或錫、高溫樹脂等，即

31、可用作注塑模、壓鑄模等。運(yùn)用50-V1牌號的合金粉末所燒結(jié)成型的模具具有500MPa的抗拉強(qiáng)度、HB6080的硬度，用這種資料燒結(jié)的注塑模能注射幾千件塑料件，燒結(jié)的壓鑄模能鑄造幾百件金屬件，而模具無任何磨損的痕跡。采用附加的外表涂覆處置后，還能進(jìn)一步提高模具的壽命。牌號為50-V2的DirectSteel合金粉末，可以用來制造小批量的功能原型件，其模具除了有較好的機(jī)械性能外，還具有極好的精度和外表光潔度。牌號為100-V3的DirectSteel合金粉末可以快速地被燒結(jié)成為鋼質(zhì)硬模，并有較好的機(jī)械性能，較高的精度，以及良好的內(nèi)部構(gòu)造和外表光潔度。 硬 模.Direct ToolTM法快速制模技

32、術(shù)DirectToolTM工藝資料DirectSteel 鋼-青銅-鎳基混合粉硬 模以DirectSteel合金粉為資料制造的高爾夫球模具及制得的高爾夫球該套模具可以消費(fèi)兩千萬個高爾夫球，比傳統(tǒng)的模具提高了20%的消費(fèi)效率。.激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)Laser Engineered Net Shaping, LENSTM是將激光熔覆技術(shù)和快速原型及制造技術(shù)相結(jié)合的一種先進(jìn)的制造技術(shù)。該技術(shù)由美國圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室研討開發(fā)，其成型系統(tǒng)主要由激光能源系統(tǒng)、金屬粉送進(jìn)系統(tǒng)和惰性環(huán)境維護(hù)系統(tǒng)組成。激光近成型技術(shù)根本原理是在計(jì)算機(jī)中生成零件的三維CAD模型，然后將該模型按照一定的厚度分層“切片，即將零

33、件的三維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成一系列的二維輪廓信息，再由金屬粉送進(jìn)系統(tǒng)向被激光熱能熔化了的在墊板上構(gòu)成的金屬熔池放射金屬粉，按照二維輪廓軌跡在堆積墊板上逐層堆積金屬粉末資料，光斑分開后金屬粉末凝固成型，最終構(gòu)成致密的三維金屬模件。X-Y平面的成型精度為0.05mm，Z向成型精度為0.5mm。硬 模.激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)工藝特點(diǎn)加工本錢低，沒有前后的加工處置工序；所選熔覆資料廣泛，且可以使模具有更長的運(yùn)用壽命；幾乎是一次近成形，資料利用率高；準(zhǔn)確定位且面積較小的激光熱加工區(qū)以及熔池可以得以快速冷卻，是LENSTM激光近成型系統(tǒng)最大的特點(diǎn)，一方面可以減少對任務(wù)底層的影響，另一方面可以保證所成型的部

34、分有精細(xì)的微觀組織構(gòu)造，成型件致密，保證有足夠好的強(qiáng)度和韌性。該工藝和激光焊接及激光外表噴涂類似，成型要在由氬氣維護(hù)的密閉倉中進(jìn)展。維護(hù)氣氛系統(tǒng)是為了防止金屬粉末在激光成型中發(fā)生氧化，降低堆積層的外表張力，提高層與層之間的浸潤性，同時(shí)有利于提高任務(wù)環(huán)境的平安。硬 模.激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)制模設(shè)備與運(yùn)用硬 模某型號LENSTM成型系統(tǒng)設(shè)備 四個金屬粉噴嘴放射金屬粉且被激光進(jìn)展熔化的任務(wù)現(xiàn)場 .激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)制模設(shè)備與運(yùn)用目前LENSTM激光近成型工藝可以成型的資料主要有316不銹鋼、鎳基耐熱合金Inconel625、H13工具鋼、鈦和鎢。LENSTM激光近成型工藝普通用來制

35、造高密度的鑄模，以下圖是經(jīng)過LENSTM制造的一些鑄模。另外LENSTM工藝也可以對一些金屬物件進(jìn)展修補(bǔ)，例如修補(bǔ)飛機(jī)的放射葉片，可以利用激光將金屬粉末噴涂在葉片損壞的地方。 硬 模.ExpressToolTM法快速制模技術(shù)該制模技術(shù)是Hasbro玩具公司與Laser Fare公司協(xié)作開發(fā)的一種制造具有共形冷卻道的鎳-銅殼Ni-Cu/CCC模具的技術(shù)。它先在原型外表電鑄鎳殼，然后設(shè)置共形冷卻道，再電鍍銅殼，并澆注背襯而構(gòu)成的模具。其中心是采用了電鑄鎳-銅復(fù)合殼，以及共形冷卻道。此種模具可批量消費(fèi)注塑件。 硬 模ExpressToolTM法制模工藝流程 原型制造與噴涂用CAD軟件設(shè)計(jì)模型，并用機(jī)

36、加工或快速原型方法制造原型，且對原模進(jìn)展涂覆處置。對原型進(jìn)展涂覆的目的是使原型可以導(dǎo)電 。.ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM法制模工藝流程 續(xù)電鑄鎳層將已涂覆的原型作陰極，鎳作陽極，在鎳電鑄槽中，進(jìn)展電鑄鎳殼，如圖b所示。當(dāng)電鑄的鎳殼足夠厚普通為2mm后，從電鑄槽中取出原型及仍與其相連的鎳殼，并將它們置于清水中沖洗，然后晾干。 設(shè)置共形冷卻道 置冷卻道于鎳殼的反面，并彎曲冷卻道，以便使其與注塑件的主輪廓外形共形，如圖c所示。 電鑄銅層 將電鑄的鎳殼與相連的原模，以及已定位的共形冷卻道，置于銅電鍍槽中，進(jìn)展鍍銅，這樣注射塑料的熱量可經(jīng)過鎳殼與銅層，直接傳至冷卻道

37、，然后經(jīng)過對流而排出，如圖d所示。硬 模.ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM法制模工藝流程 續(xù)澆注背襯對原型-鎳殼-銅層-冷卻道構(gòu)成的組合件加背襯，如圖e所示。由于熱量可經(jīng)過鎳殼-銅層有效地傳至冷卻道，所以，背襯資料不用是高導(dǎo)熱資料，通常采用低熔點(diǎn)合金或填充鋁環(huán)氧樹脂，后者具有良好的抗壓強(qiáng)度，能在24h內(nèi)快速固化。當(dāng)注射壓力超越70MPa時(shí)，可用鋼做背襯。取出原型取出原型，將制成的型腔固接于模架中，如圖f所示。穿過背襯層銅層鎳殼，鉆推料孔。裝配硬 模.ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM工藝特點(diǎn)及運(yùn)用熱導(dǎo)率高鎳-銅復(fù)合殼的熱導(dǎo)率大大

38、高于任何種類的模具鋼，因此，能快速冷卻，且有更均勻的模溫分布。易于設(shè)置共形冷卻道由于能設(shè)置共形冷卻道，使模具上的熱點(diǎn)數(shù)量減少，模面的溫度分布與塑料工件的收縮更均勻，誘發(fā)的應(yīng)力小，工件的翹曲變形小，能縮短注塑循環(huán)周期。能提高注塑消費(fèi)率采用鎳-銅復(fù)合殼與共形冷卻道后，與傳統(tǒng)機(jī)加工的鋼模相比，平均能提高注塑消費(fèi)率約33%。電鑄的鎳殼精度高電鑄能復(fù)制0.1m以內(nèi)的原型特征，幾乎可到達(dá)零均值收縮。硬 模.ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM工藝特點(diǎn)及運(yùn)用 續(xù) 制造周期短制造周期約為傳統(tǒng)機(jī)加工鋼模的1/31/2。 抗腐蝕性能好由于模具外表為電鑄鎳，與傳統(tǒng)模具鋼相比，它能更好地

39、抵抗化學(xué)腐蝕。 外表質(zhì)量好電鑄鎳的組織精細(xì)，經(jīng)過拋光能到達(dá)很高的光潔度，可用于成型塑料鏡片。 易于修補(bǔ) 模具外表磨損后，可再用電鑄的方法進(jìn)展修補(bǔ)。 根本不受尺寸的限制 硬 模.ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM工藝特點(diǎn)及運(yùn)用 硬 模采用ExpressToolTM工藝制造的手機(jī)機(jī)殼體模及注塑件 .用SLS方法燒結(jié)鑄型采用覆膜砂作資料，燒結(jié)型殼部分，型腔部分仍為未燒結(jié)的粉末，燒結(jié)后去除這些粉末1.由CAD軟件設(shè)計(jì)三維模型，并將其轉(zhuǎn)化成STL格式文件，然后將三維模型切片，得到二維截面輪廓，并將其輸入到高溫激光制造HTLM系統(tǒng)中；2.將硅砂和硅酸鹽溶液組成的混合物鋪在低

40、碳鋼上，運(yùn)用激光對其燒結(jié)，作為基底；3.在這個基底上鋪上砂粉，設(shè)置適當(dāng)?shù)臒Y(jié)參數(shù)，按照二維截面輪廓。激光束選擇性地?zé)Y(jié)砂粉，這樣一層一層建立模具；4.將模具浸透硅酸鹽溶液，在200溫度下，加熱2h，以改善模具的強(qiáng)度、外表粗糙度和密度。 為了得到有較好的外表粗糙度的模具，必需選用較細(xì)的砂粒和較薄的燒結(jié)層厚度。硬 模.基于快速原型的噴涂法金屬放射堆積模是根據(jù)快速凝固工藝RSP，Papid Solidification Process來得到模具的一種方法。其特點(diǎn)是工藝簡單，周期短，型腔及外表精細(xì)花紋一次同時(shí)構(gòu)成，省去了傳統(tǒng)模具加工中的制圖、數(shù)控加工和熱處置等昂貴、費(fèi)時(shí)的步驟，不需機(jī)加工，模具尺寸精度

41、高，本錢低。機(jī)械性能較好，消費(fèi)周期短，模具壽命可達(dá)100030000件此法可制造注塑模具和沖壓模具，但是為了提高制件的外表質(zhì)量和機(jī)械性能需求進(jìn)展時(shí)效處置，添加了制模時(shí)間。硬 模.基于快速原型的噴涂法根本過程在快速原型件外表涂脫模劑金屬噴涂：熔融的工具鋼或其他合金被壓入噴嘴，與高速流動的惰性氣體相遇后構(gòu)成霧狀熔滴，它噴向并堆積到放射在經(jīng)過SLA、SLS或LOM方法制造石蠟、塑料或陶瓷原型上，復(fù)制出母樣外表構(gòu)造外形的金屬硬殼1.6-6.4mm移除原型，填充金屬基復(fù)合資料或環(huán)氧樹脂拋光金屬外表，得具有準(zhǔn)確金屬面、硬背襯的鑄模硬 模.基于快速原型的噴涂法根本過程電弧噴涂是將兩根待噴金屬絲作為自耗性電極

42、，利用兩根金屬絲端部短路產(chǎn)生的電弧使絲材熔化，用緊縮氣體把已熔化的金屬霧化成微滴，并使其加速，以很高的速度堆積到基體外表構(gòu)成涂層。以這種金屬涂層作為模具的型腔外表，背襯加固并設(shè)置相應(yīng)的鋼構(gòu)造后就構(gòu)成了簡易的快速經(jīng)濟(jì)模具?；赗P原型的電弧噴涂制模工藝流程大致分為如下5個階段：模型預(yù)備模型可由許多資料制成，包括木材、塑料、石膏、橡膠等。模型預(yù)備中最重要的是涂抹脫模劑。脫模劑在制模中的作用有兩個：首先，它對噴涂到基體上的金屬顆粒有粘結(jié)作用，否那么金屬顆粒將不能結(jié)實(shí)地吸附在模具外表而易零落；其次，防止金屬涂層對模型的過熱燒損、變形、粘附，起到隔熱、脫模的作用。將脫模劑均勻地涂在模型外表，并使其枯燥成膜。 硬 模.基于快速原型的噴涂法根本過程在模型上噴涂金屬待脫模劑枯燥以后，在最正確的噴涂參數(shù)情況下，可以開場在模型上噴涂金屬，噴涂時(shí)應(yīng)保證使噴槍延續(xù)運(yùn)動，防止涂層過熱變形，涂層厚度普通可控制在23mm。制造模具框架假設(shè)模具在任務(wù)中要遭到內(nèi)壓力或模具必需安裝在成型機(jī)上任務(wù)，模具必需有骨架構(gòu)造且制成的骨架應(yīng)帶有填料。模具框架