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        RP&RM在硅膠模制造中的應(yīng)用分析

        2014-03-06 05:46:30詹建軍
        機(jī)電信息 2014年12期
        關(guān)鍵詞:燈罩硅膠原型

        詹建軍

        (武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北 武漢 430415)

        0 引言

        采用模具生產(chǎn)零件具有效率高、質(zhì)量好、節(jié)約原材料、降低成本等許多優(yōu)點(diǎn)[1],體現(xiàn)了先進(jìn)制造技術(shù)所要求的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔環(huán)保等思想,已成為當(dāng)前機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的重要手段以及工藝的發(fā)展方向[2]。在傳統(tǒng)模具設(shè)計與制造過程中,對試制模具需進(jìn)行多次反復(fù)修復(fù),直至滿足應(yīng)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(yuǎn)大于試制模具市場[3],從縮短制造周期、降低生產(chǎn)成本等方面考慮,適應(yīng)新產(chǎn)品試制模具制造和中、小規(guī)模生產(chǎn)要求的模具快速成型與制造(RP&RM)能實現(xiàn)傳統(tǒng)CAD設(shè)計到實體模具的快速制造,是一種具有良好應(yīng)用前景的制造手段。

        1 硅膠模的特性及應(yīng)用

        硅膠從生產(chǎn)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(zhì)的模具,硅膠模在具有深凹槽且結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜、拔模斜度小的鑄件生產(chǎn)中具有顯著的優(yōu)勢,如圖1所示。主要體現(xiàn)在:

        (1)硅膠模收縮性小,有較好的復(fù)現(xiàn)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(xiàn)對結(jié)構(gòu)復(fù)雜部件的脫模。

        此外,硅膠模的應(yīng)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(yīng)用

        如圖2所示,液槽內(nèi)裝滿液態(tài)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(jī)的控制下按截面輪廓進(jìn)行掃描,使掃描區(qū)域的液態(tài)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(tài)樹脂,進(jìn)行第二層的掃描固化,如此重復(fù),直到整個產(chǎn)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,可在平板和模框的內(nèi)壁上涂上脫模材料。

        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(jìn)行石膏背襯澆注,待其固化后,除去部件上的黏土。

        (3)根據(jù)除去黏土的體積,分析所需硅膠的量,對部件的硅膠模進(jìn)行造型、固化。原材料調(diào)配均勻后,可采用文獻(xiàn)[8]中的方法進(jìn)行硅膠澆注:1)在普通工作室內(nèi),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(gòu)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(jìn)行修補(bǔ)。

        3 硅膠模在汽車燈罩制造中的應(yīng)用

        利用UG制作的某車燈罩的三維實體結(jié)構(gòu)如圖4所示,根據(jù)三維結(jié)構(gòu)經(jīng)立體印刷成型得到原型部件,對部件模型進(jìn)行分型,在部件上確定澆口位置。

        圖4 某車燈罩的三維結(jié)構(gòu)[9]

        之后,在模箱內(nèi)部放置車燈罩,燈罩與模箱四壁間隔20 mm左右,按照圖3所示工藝流程對原型進(jìn)行澆注,制造硅膠模。硅膠固化后,按確定好的分型面拆開,取出燈罩原型后,對此模具進(jìn)行修復(fù)。

        由于汽車對車表部件有美觀性的要求,利用硅膠模生產(chǎn)的燈罩如圖5所示。顯而易見,該燈罩具有較好的表面質(zhì)量。

        圖5 利用硅膠模制造的車燈罩[9]

        4 結(jié)論

        利用RP&RM技術(shù)制造低熔點(diǎn)合金、塑料等零件的硅膠模具具有較高的效率,可減短模具制造周期,且經(jīng)硅膠模具制造的零件具有較高的尺寸精度和表面特性。

        總的來說,硅膠模具具有如下特點(diǎn):

        (1)硅膠模具制造周期短,投產(chǎn)質(zhì)量及使用壽命適中,在小批量零件的生產(chǎn)中具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

        (2)利用硅膠模具制造零件工藝方便,制造出的零件有較好的表面特性。

        (3)硅膠模具的快速成型與制造有助于緩解模具制造需求增長的壓力,平衡模具市場與試樣模具開發(fā)之間的關(guān)系。

        [1]模具實用技術(shù)叢書編委會.模具材料與使用壽命[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000

        [2]朱林泉,白培康,朱江淼.快速成型與快速制造技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003

        [3]張海鷗,韓光超,王桂蘭.快速制造模具技術(shù)[J].中國機(jī)械工程,2002(22)

        [4]陳光輝,崔國起,趙詠.基于快速成型技術(shù)的雙組分室溫固化硅膠制模技術(shù)[J].天津大學(xué)學(xué)報,2006(6)

        [5]潘錦華.藝術(shù)品鑄造中的硅橡膠模制造技術(shù)[J].鑄造,2005(1)

        [6]王艷萍.基于硅膠模技術(shù)的小批量塑料件快速制造[J].塑料科技,2009(11)

        [7]左曉明.硅膠模及其在快速制模中的應(yīng)用[J].鑄造技術(shù),2010(6)

        [8]王學(xué)讓,楊占堯.快速成型理論與技術(shù)[M].北京:航空工業(yè)出版社,2001

        [9]寧宇.基于快速成型技術(shù)的汽車燈具新產(chǎn)品開發(fā)[D].吉林大學(xué),2005

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