RP＆RM在硅膠模制造中的應用分析

2014-03-06 05:46:30詹建軍

機電信息 2014年12期

詹建軍

（武漢工程職業技術學院，湖北武漢 430415）

0 引言

采用模具生產零件具有效率高、質量好、節約原材料、降低成本等許多優點［1］，體現了先進制造技術所要求的優質、高效、低耗、清潔環保等思想，已成為當前機械工業生產的重要手段以及工藝的發展方向［2］。在傳統模具設計與制造過程中，對試制模具需進行多次反復修復，直至滿足應用需求，這就延長了模具制造周期，并且由于成型模具市場遠大于試制模具市場［3］，從縮短制造周期、降低生產成本等方面考慮，適應新產品試制模具制造和中、小規模生產要求的模具快速成型與制造（RP＆RM）能實現傳統CAD設計到實體模具的快速制造，是一種具有良好應用前景的制造手段。

1 硅膠模的特性及應用

硅膠從生產溫度來分，有室溫和高溫硫化硅膠2種［4］。目前，制模所用的多是雙組分的液體硅膠。硅膠具有良好的彈性和柔性，相比其他材質的模具，硅膠模在具有深凹槽且結構精細復雜、拔模斜度小的鑄件生產中具有顯著的優勢，如圖1所示。主要體現在：

（1）硅膠模收縮性小，有較好的復現性，模具的圖樣尺寸和實際尺寸之間誤差小；

（2）硅膠模具有一定的耐高溫能力，可用于金屬的熔模鑄造［5］，也可用于塑料、石膏件的快速成型［6］；

（3）硅膠模具有彈性，很容易實現對結構復雜部件的脫模。

此外，硅膠模的應用范圍廣，可成型0.5 mm的薄壁件，也可用于大型件和微型件的制造［7］。

2 硅膠模具的制造

2.1 基于SLA的原型部件的成型與制造

圖1 硅膠模的快速成型及應用

如圖2所示，液槽內裝滿液態的光敏樹脂，可在紫外激光束的照射下快速固化。成型開始時，可升降工作臺使其處于液面下一個層厚的地方，聚焦后的紫外激光束在計算機的控制下按截面輪廓進行掃描，使掃描區域的液態樹脂固化，形成該層面的固化層，然后工作臺下降一層的高度，其上覆蓋另一層液態樹脂，進行第二層的掃描固化，如此重復，直到整個產品成型。

2.2 硅膠模制造工藝流程

利用原型部件制造硅膠模的工藝流程如圖3所示。

（1）將原型部件在平板上合理放置。將待加工的原型在平板上放好、固定，并將?？蛱追旁谝压潭ê貌考闹車?。另外，為了較好地起模，可在平板和?？虻膬缺谏贤可厦撃２牧?。

圖2 立體印刷成型

圖3 硅膠模制造的工藝流程

（2）對已在平板上合理放置的部件貼黏土，同時配置石膏漿，為了減少硅膠材料的使用，提高所制作模具的剛性，進行石膏背襯澆注，待其固化后，除去部件上的黏土。

（3）根據除去黏土的體積，分析所需硅膠的量，對部件的硅膠模進行造型、固化。原材料調配均勻后，可采用文獻［8］中的方法進行硅膠澆注：1）在普通工作室內，混合少量的硅膠和固化劑。2）將混合后的硅膠涂覆在原型的表面，構成1～2 mm厚的薄涂層。3）在固化過程中，使涂覆的硅膠層充分脫氣，用刀片劃破無法自行消失的氣泡。4）待硅膠模起步固化和脫氣后，將大量混合硅膠和固化劑注入原型。5）待硅膠初步固化后，移去原型，將硅膠模具在室溫20℃下放置4～8 h，再置于烘箱，100℃下固化8 h或在150～180℃下保持2 h，使其完全固化。利用這種方法，與真空箱相比，雖多了一層涂覆并使其固化、脫氣的工序，但操作較為方便，制作出的硅膠模滿足使用性能要求。

（4）澆注完成，硅膠固化后，取出部件，對硅膠模進行修補。