【摘 要】塑料模具快速制造技術的水平高低直接關系到塑料制品生產的效率，進而對生產商的盈利能力產生影響。本文在此背景下，著重探討了塑料模具的快速制造技術的發(fā)展脈絡，并考察了當前較為先進的快速制造技術的具體方法。

【關鍵詞】塑料模具；快速制造技術；注塑

快速制造技術是塑料模具生產的關鍵技術，它直接關系到了塑料制品的生產效率。因此關注塑料模具快速制造技術十分有必要。筆者將就這一問題，對快速制造技術的生成和發(fā)展進行梳理。

一、快速模具制造技術

應用快速成型方法快速制作工具或模具的技術一般稱為快速工/模具制造技術，目前它已成為快速成型技術的一個新的研究“熱點”。由于傳統(tǒng)模具制作過程復雜、耗時長、費用高，往往成為設計和制造生產的“瓶頸”，因此應用快速成型技術快速制造經濟模具成為模具制造技術發(fā)展的主要推動力之一。將快速原型制造技術直接或間接用于模具制造的過程是：首先通過立體光固化、疊層制造實體、激光選區(qū)燒結、三維打印、熔融沉積成型等不同方法得到制件原型，然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法如精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射（熱噴涂）等來獲得長壽命的金屬模具或低壽命的非金屬模具。這種方法制造模具有技術先進、成本較低、設計制造周期短、精度適中等特點，從模具的概念設計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術與快速原型制造技術的結合，將是傳統(tǒng)快速制模技術進一步深入發(fā)展的方向。用快速原型制造技術制造出原型后，或用實物或使用旋轉鑄造（用熱硬化橡膠做模具）可快速、低成本地制造小批量產品，發(fā)展前景很好。

二、快速模具制造方法分類及特點

快速成型（RP）技術是上世紀90年代發(fā)展起來的一項先進制造技術，主要為新產品開發(fā)服務，對促進企業(yè)產品創(chuàng)新?？s短新產品開發(fā)周期，提高產品競爭力有積極的推動作用。但是?？焖俪尚陀捎谑苁褂貌牧舷拗?，并不能夠完全替代最終產品，就出現(xiàn)了利用快速成型制作母模再翻制模具的快速模具制造技術RT。快速模具及快速復制技術融合了高分子材料應用、快速成型技術、快速翻制工藝以及CNC加工等新技術、新工藝，可快速、低成本地制造模具。現(xiàn)以導流罩硅膠模制造及零件復制為例介紹快速硅膠軟模具及零件復制工藝過程。

基于RP的快速模具制造方法依據材料不同，分為軟質模具（soft tooling）和硬質模具（hard tooling）兩大類。軟質模具因其所使用的軟質材料（如硅橡膠、環(huán)氧樹脂等）有別于傳統(tǒng)的鋼材而得名。目前常見的軟質模具制造方法主要有硅橡膠澆注法、金屬噴涂法、樹脂澆注法等，對于大批量產品，仍需要制造傳統(tǒng)的鋼質模具。硬質模具指的就是鋼質模具，利用RP原型制作鋼質模具的主要方法有熔模鑄造法、電火花加工法、陶瓷型精密鑄造法等。硅膠軟模具采用快速翻制工藝制作，周期短，成本低，可以采用真空注型、壓力注型及低壓灌注等工藝進行產品復制。由于快速成型價格較貴，為滿足快速、低成本、小批量（100件以下）生產需求。應用高分子雙組分（硅膠、聚氨酯、樹脂）進行快速產品復制的新工藝應運而生，這項新工藝的生產成本一般僅為快速成型的1/5～1/10，且產品材質接近ABS塑料，可滿足大多數客戶的使用要求。其可加工范圍也較大，可將拼接的大型快速成型產品復制成整體件，大大提高了產品結構強度，因此廣受歡迎。

三、模具的快速鑄造

鋅基合金塑料模具的制作過程包括4個工藝環(huán)節(jié)：①模具的計算機三維模型--LOM原型；②LOM原型--硅橡膠模；③硅橡膠模--轉移涂料鑄型；④轉移涂料鑄型--鋅基合金模具。各個轉制環(huán)節(jié)都會對模具的尺寸精度造成損失，從三維模型到模具之間的尺寸誤差是整個工藝過程中各個環(huán)節(jié)所產生誤差的綜合結果。LOM紙型的制作涉及CAD實體造型的數據處理、LOM機制作原型工藝、原型的后處理等環(huán)節(jié)。3D模型的切片和計算機數據處理，以及紙型制作過程中激光頭的運動和激光光斑直徑對尺寸精度的影響，可以通過軟件的補償加以解決，但是疊層紙形成的臺階狀粗糙表面需要進行表面打磨和處理以獲得表面光潔的原型。因此，三維模型到紙型的誤差主要是在紙型的后期精整和表面處理過程中產生的。

LOM原型轉制硅橡膠模過程尺寸的變化非常小，由于彈性的作用，呈略微膨脹的趨勢。轉移涂料鑄型由于是在硅橡膠模表面硬化后取模，精確度較高，而且涂料所用耐火粉料在合適的粒度分布下熱物理性能穩(wěn)定，但烘烤過程中逐漸失水會導致整體尺寸的少量收縮。鋅基合金鑄造成形對模具精度的影響主要是收縮造成的尺寸變小。試驗中采用的鋅基合金的自由線收縮率為1.1%左右，但是鑄件的實際尺寸收縮率在鑄型中受到凝固收縮受阻的影響，其變化還與鑄件的形狀、壁厚和澆注溫度等鑄造條件有關。通過對工藝過程中尺寸精度的測量，發(fā)現(xiàn)合金鑄造過程的尺寸變化率遠大于其他環(huán)節(jié)，對模具的精度影響最顯著。模具制作過程中尺寸變化絕大部分是鋅基合金的凝固收縮造成的。根據試驗結果和分析，了解鋅基合金模具的快速制作過程中各環(huán)節(jié)的尺寸精度變化規(guī)律，進行歸納和預測，將尺寸修正量反饋到計算機3D模型的設計中，就能控制模具的尺寸精度，獲得高精度的鋅基合金模具。

四、小結

用LOM原型結合精密鑄造技術開發(fā)的這種塑料模具快速制作技術，非常適合于小批量試制件和樣品零件的快速制作，還可以用來對產品個別損壞零件的替換，例如本文制作的汽車前燈罩就是滿足汽車修配部門的急需，節(jié)省時間和物力財力。但是這種工藝不太適合于要求精確成形的模具，對具有精細部分的塑料模，需要結合機械加工等其他工藝方法制造。未來市場對產品制造的需求將呈現(xiàn)快速、多樣、小批量的發(fā)展趨勢，以快速成形技術結合鋅基合金快速制作塑料模具的技術將具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ涫袌銮熬笆謴V闊。

作者簡介：婁美，女，漢族，本科，學士學位，衡陽技師學院模具系，主要從事模具專業(yè)相關課程教學與科研工作。

參考文獻：

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