基于分层实体制造技术的注塑模具应用
来源：网络 作者： 发布时间：2008-08-26
上世纪80年代末出现了一项高新制造技术——快速成型技术(Rapid Prototypin)。按照快速成型技术使用的材料及工艺特点，主要分为LOM(Laminated Object Manufacturing)分层实体制造工艺、SLA(Stereolithography Apparatus)立体光刻工艺、SLS(Selective Laser Sintering)选择性烧结工艺、FDM(Fused Depostion Modeling)熔融沉积制造工艺等几大类，在汽车、摩托车、家电、航空、医疗等行业获得了广泛的应用。
目前各种快速成型技术的应用都还存在一定的局限性，主要表现在直接制作的快速原型件与实际零件相比在材质、性能等方面还存在较大差异，往往不能用来进行装机实测各种与强度、性能有关的数据。在产品覆盖件制作方面，LOM技术制作的纸质原型件虽然硬度很高但容易分层开裂，SLA工艺制作的光敏树脂原型件脆性较大，SLS工艺直接烧结塑料粉末制作的原型件性能较好但目前成本较高，FDM工艺在原型件的制作成本、支撑等方面也还不尽如人意。另外，试制件在一定数量上的要求往往也难以满足。快速成型技术在模具方面的应用导致了快速模具技术(Rapid Tooling，简称RT)的出现，并由快速成型技术的一个应用方向迅速发展成为一项相对独立的新兴技术。
基于LOM技术的快速制模工艺
快速模具技术一般按其制造过程中是否需要RP原型过渡主要分为直接法和间接法两大类，如通过RP原型翻制的硅胶模、环氧树脂模、金属喷涂模等快速制模工艺属于间接快速模具技术，而直接快速模具技术主要有SLS工艺、3DP(Three Dimensional Printing，又称三维印刷成型技术)工艺、LENS(Laser Engineering Net Shaping，又称激光工程化净成型技术)工艺等多种直接快速金属模具技术，基于LOM技术的各种木模、消失模以及注塑纸基模具等也属于直接快速模具技术。
利用LOM技术制作的快速原型件，其强度类似硬木，可承受200℃左右的高温，具有较好的机械强度和稳定性，经过适当的表面处理，如喷涂清漆、高分子材料或金属后，可作为各类间接快速制模工艺的母模，或直接制作用于注塑用的纸基模具，基于LOM技术的各类快速制模工艺在塑料覆盖件制作方面都得到了广泛的应用。
基于LOM技术的间接快速制模工艺
在注塑用快速模具应用方面，其基本原理是首先利用LOM技术制作的纸质快速原型件，通过不同的模具翻制技术制作出硅胶模、环氧树脂模、金属喷涂模等快速模具，然后根据模具情况进行热注塑或反应式注塑，得到生产或试制用的塑料零件。由于翻制技术成熟、工艺简便、方法多样，可以根据产品质量、数量等具体要求选择合适的工艺，是目前常用的快速模具技术之一。
硅胶模
硅胶模是最常见的快速模具，又称软模(Soft Tolling)，是应用范围最广、技术最成熟的快速模具制作方法之一，一般用于试制用模具或制作其它模具的过渡模。硅胶模采用的硅橡胶材料主要分为室温硫化硅橡胶(简称RTV硅橡胶)和高温硫化硅橡胶(简称HCV硅橡胶)两种。前者一般在室温下固化，可承受300℃左右的温度；后者的硫化温度一般在170℃左右，具有更好的性能，工作温度可达500℃以上。
硅胶模的制作工艺一般为：以纸基原型件作为母模，在母模上预设分型面并制作分型背衬，喷涂脱模剂；按比例配制硅胶进行浇注；完全固化后再进行另一半的浇注；沿预定的分型面切开硅胶模；取出原型件，完成硅胶模制作。在没有真空设备的条件下应注意选择合适的硅橡胶材料以及采取合理的排气措施。
硅胶模具有制作周期短、成本低、工艺简单、材料弹性好、易于脱模、复印性能好的特点。反应式低压注塑工艺操作简便，不需要真空设备，但排气条件较差，容易产生夹带气泡和充型不满的缺陷。硅胶模还存在精度不高、寿命短、不能用于热注塑工艺的不足之处，用作注塑模时寿命一般为10～50件。另外，便于脱模的特点有时会掩盖无脱模角或倒脱模的设计缺陷，影响产品设计质量的检验效果。
铝填充环氧树脂模
铝填充环氧树脂模具的工艺过程与硅胶模类似，即首先以纸基原型件作为母模，在母模上预设分型面，喷涂脱模剂，浇注由精细研磨铝粉填充的双组分热固性环氧树脂，注意混合与固化过程均要在真空状态下进行，固化后再按上述过程完成另一半的浇注，修整后制成铝填充的环氧树脂模具。它主要用作热注塑模，寿命一般为500～2000件。但环氧树脂类模具普遍存在导热性较差的缺点，导致生产周期加长，生产效率与钢模相比还较低。
金属喷涂模
金属喷涂模具主要包括金属冷喷镀模具和等离子喷镀模具。金属冷喷镀模具的制造工艺是：首先用喷枪在RP原型的表面上喷射雾化了的熔化金属，待液态金属固化后形成厚度约2mm的金属壳层，再经过添加背衬、埋入冷却管道、去除原型等处理后制成模具。喷涂表面的复制性能较好，尺寸精度较高。但与传统金属模具相比还不能使用较大的锁模力，另外导热性差也导致注塑成型周期延长，使用寿命一般为数千件。
等离子喷镀模具的制造工艺的基本原理就是电离气体产生的高温等离子弧熔化的粉末跟随高速火焰流喷射到需要喷镀的工件表面并结成壳层，经处理后制成模具。可以喷镀高熔点金属、非金属材料，具有表面硬度高、变形小、工艺稳定、使用寿命长的特点。
基于LOM技术的直接快速制模工艺
LOM技术在直接快速注塑模具方面的应用主要是反应式注塑模具，根据注塑条件的不同又可分为真空注塑和低压注塑两类，下面介绍的就是基于LOM技术的纸基反应式低压注塑模具工艺(以下简称纸基注塑模具)。
纸基注塑模具设计
纸基注塑模具设计原理与步骤类似于钢模设计，但考虑到纸基件制作的特殊性以及注塑方式的差异，纸基注塑模具的设计又有其不同的特点。
·尺寸补偿
纸基注塑模具属于直接制模，不存在硅胶模等间接制模工艺在翻制过程带来的累积误差，因此，影响最终注塑件尺寸精度的因素主要有三维
CAD
