快速成型磨具制造的常見工藝與案例解析
以快速成型制作的實體模型,結(jié)合精鑄、金屬噴涂、電鍍及電極研磨等技術(shù)可以快速制造出模具,其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的1/5~1/10,而成本卻僅為其1/3~1/5。根據(jù)模具材料、生產(chǎn)成本、RP原型的材料、生產(chǎn)批量、模具的精度要求已開發(fā)出多種多樣的工藝方法。以下僅對實際產(chǎn)品快速開發(fā)的常見工藝方法與案例加以介紹。
1)用快速成型件作母模,制作硅橡膠模
當制造的零件件數(shù)較少(批量在20~50件)時,一般采用以RP原型作母模,采用室溫硫化的有機硅橡膠澆注制作硅橡膠模。由于硅橡膠良好的柔性和彈性,對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細、無拔模斜度(甚至有一定倒拔模斜度)以及具有深凹槽的零件來說,制件澆注完成后均可直接取出。該工藝方法可以快速、容易而廉價地小批量生產(chǎn)各種塑料零件和石蠟?zāi)P?,在航空航天、體育用品、玩具和裝飾設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。制作生產(chǎn)周期為1周左右。成本為鋼模的1/15-1/20。 云南光學儀器廠開發(fā)的望遠鏡外殼快速模具制作案例。通過制作RP模型,采用硅橡膠模翻制[**]BS塑料樣件,云南光學儀器廠快速地實現(xiàn)了新產(chǎn)品開發(fā),含RP原型,制作生產(chǎn)周期為6天。
2)金屬噴涂(Metal Spraying)制模法
當模具要求的壽命在3000件以下時,一般采用以RP原型作母模,將低熔點的熔化金屬(如鋅鋁合金)充分霧化后以一定的速度噴射到母模的表面,形成模具型腔表面,充填背襯復(fù)合材料,制作鋅鋁合金軟模具。該工藝方法簡單,周期短,型腔表面及其精細花紋一次同時形成。其制作周期為1~2周,成本為數(shù)控法加工鋼模的1/3-1/5。國家節(jié)水灌溉中心開發(fā)的滴灌用滴頭快速模具制作案例。通過制作滴頭RP模型,采用金屬噴涂制模法制作鋅鋁合金軟模具,注塑成型1000件滴頭產(chǎn)品,用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉試驗,國家節(jié)水灌溉中心快速地實現(xiàn)了新產(chǎn)品的試制,含RP原型,制作生產(chǎn)周期為2周。
3)用快速成型件作母模,制作鋼模
當模具要求的壽命在3000件以上時,可以采用以RP原型作母模,翻制由環(huán)氧樹脂與碳化硅混合物構(gòu)成的整體研磨輪(3D砂輪),在石墨電極成型機上研磨出整體石墨電極,或利用電化學原理通過電鑄的方法使銅沉積在RP原型表面約2~3mm厚,移去RP原型,得到電極殼體,充填背襯材料,制成整體銅電極。利用以上整體石墨電極或整體銅電極通過電火花加工制造鋼模具。該模具制造工藝方法避免了CNC加工,節(jié)約了CNC編程及加工時間,復(fù)形精度也較高。其模具制作周期為3~4周,成本為數(shù)控法加工鋼模的1/2?/FONT>1/3。 圖1.6為一拖集團公司開發(fā)的發(fā)動機用連桿快速模具制作案例。通過制作連桿RP模型,采用石墨電極整體成型技術(shù)制作連桿石墨電極,通過電火花加工制造連桿鋼模具。制作生產(chǎn)周期為3周。