第九章 快速快速模具制技术(1)
一、Advantages of Rapid Tooling for Manufacturing 二、Types of RT Processes
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一、Advantages of Rapid Tooling for Manufacturing
1.Shorten the Tooling Lead Time Normal lead time is shortened from months to a few days or weeks. 2. Low Cost Cost is reduced a lot, so that real trials are affordable. 3. Functional Test of Parts in Early Design Make Possible Due to short tooling lead time and low cost in using RT, many engineers prefer to produce parts for functional test in the early design stage. As a result, many design faults are debugged before production, so many design disasters are avoided.
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Mold splitting
Unscrew and disassemble the mould plates.
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Remove all metal inserts from the mould.
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Preferably the parting line should be curvy around the outer side and change progressively toward the master parting line. This make the two mould halves easier to fit together correctly.
The animated illustration of the onepiece mould production:
动画演示
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（3）Advantages
a.fast tooling, normally 1 to 2 days to complete the mould. b.fine details can be copied. c.details with slight undercut can be moulded due to the soft tool. d.easy to release parts from the mould due to the non-stick property of the silicone rubber. e.simple process, apart from the vacuum chamber, no other special machinery is required. f.materials used are common and are available in the local market. g.reliable process, this technology has been used by the industry for many years.
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二、Types of RT Processes
1. Low Volume (from tens to hundreds) 1.1 Soft Tooling 1.2 Reaction injection molding 1.3 Bridge Tooling - Direct Aces Injection Moulding 2. Intermediate (from hundreds to thousands) 2.1 Metal filled Epoxy Tooling 2.2 Powdered Metal Tooling
(2) The Process
a.Utilizes a RP master in the‘positive’ form of the final part. b.The master must be polished to the surface finish required of the final part.This is critical. c.The master is then mounted in a pattern box with the parting line built up by hand with model clay.
Pre-cast
preparation
Build up the container for the silicone mould using sturdy plates such as acrylic.
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Tighten the sidewalls with M4 screws. Do not tighten the base-plate yet. Use oil clay for sealing if there is excessive gap between plates.
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Use adhesive tapes to define the part lines of the finished mould. Color the edge of the tapes for identification.
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Use double side tapes or instant glue to stick the inserts or sprue to the acrylic container. The pattern may be adhered to the bottom or side wall. Choose the orientation which trap least bubbles during degas.
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With the help of stirrer, pour the silicone gel into the bucket.
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Stir the mixture thoroughly using stirrer or handmixer.
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Put the silicone g Nhomakorabeal into the vacuum chamber and start defoaming.
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4. Direct Transfer of CAD Data Many careless human mistakes due to misinterpretation of drawings can be avoided. It is because the original CAD model is used all through the RP process and then down to RT process.
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Calculate the quantity of catalyst required by the mixing ratio. Pour the catalyst into the bucket. Wear gloves when handling the silicone gel.
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Roll the bucket to spread the catalyst evenly to the bucket wall, this ensure even mixture of silicone.
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During defoaming, the silicone gel will "boil" vigorously, If the gel boil up and is going to spill out, open the air-vent to release the vacuum. Defoam will normally take 3 to 5 mins.
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1.1 Soft Tooling
(1) Introduction
silicone rubber mould is the most important kind of soft tooling , Its application is mainly to produce plastics or metal prototypes in small batch ,The batch size is from several pieces to over hundreds.
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h.good surface finish. i.metal prototypes for decorative purpose can be made. j.some metal prototypes for mechanical use can be made.
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Silicone mould preparation by one piece mould method
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Silicone gel casting
Prepare a large bucket, a stirrer and silicone rubber. The size of the bucket should be 4 to 5 times of the volume of silicone gel.
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Place the mould on a leveled surface and let it fully cure. The reintroduction of atmospheric pressure on the gel will slowly collapses any remaining bubbles. Check the material specification to see if the curing condition require higher than room temperature.
快速模具技术
1）用快速成形件作母模，与传统工艺结合制
① 在快速成形的母模上，浇注蜡、硅橡胶、环 氧树脂、聚氨脂等软材料，从而得到软模具；
② 在快速成形的母模上，电镀、喷涂、烧结金 属或者陶瓷，从而得到硬模具。
2）与精密铸造结合，生产出金属件，再制造模 具
第一节 概述
随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分 激烈，产品的开发速度日益成为市场竞争的主要 矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发的能力， 成为制造业全球竞争的实力基础。同时，制造业 为满足日益变化的用户需求，又要求制造技术有 较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不 增加产品的成本。因此，产品开发的速度和制造 技术的柔性就变的十分关键了。
这些简易模具的寿命是50～1000 件，适 用于产品试制阶段。
2、采用特殊的纸质利用 LOM 工艺方法可直 接制造出纸质模具，坚如硬木，可耐200℃高 温，可用作低熔点合金的模具或试制用注塑 模以及精密铸造用的蜡模成形模，还可以代 替砂型铸造用的木模。
3、用SLS 法直接制成金属模。
将不锈钢粉末用SLS 法制成金属型后， 经过烧结、渗铜等工艺渗铜等工艺制成了 具有复杂冷却液道的注塑模。
三、快速直接制模
直接制模是用SLA、SLS、FDM、LOM等 快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶 瓷模和金属模等模具，其优点是制模工艺 简单、精度较高、工期短，缺点是单件模 具成本较高，适用于样机、样件试制。
1、通过SLA 或SLS 法，直接用树脂、粉末 塑料（如ABS）等制成凸、凹模，可以作成 薄板的简易冲模，汽车覆盖件成形模等。
快速成型制作的电极母模
电极研具
快速制模技术
快速制模技术模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品。
没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件和锻件。
在现代批量生产中，没有高水平的模具，就没有高质量的产品，它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。
据国外最新统计分析，金属零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。
因此，模具工业也被称为“皇冠工业”。
由于市场竞争的日益激烈，产品更新换代的速度不断加快，多品种小批量将成为制造业的重要生产方式，在这种情况下，制造业对产品原型的快速制造和模具的快速制造提出了强烈的要求。
高速加工技术的出现，为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。
快速制模技术是一种快捷、方便、实用的模具制造技术。
特别适用于新产品开发试制、工艺验证和功能验证以及多品种小批量生产。
快速制模技术特点快速模具制造技术与传统的模具制造技术相比,具有如下特点：（1)制造方法简单，工艺范围广由于快速模具制造是基于材料逐层堆积的成形方法，工艺过程相对简单、方便和快捷，它不仅能适应各种生产类型特别是单件小批的模具生产，而且能适应各种复杂程度的模具制造；它既能制造塑料模具，也能制造金属模具。
模具的结构愈复杂，快速模具制造的优越性就更突出。
（2）模具材料可强韧化和复合化快速模具制造工艺能方便地利用在合金中添加元素或结晶核心，改变金属凝固过程或热处理等手段，可改善和提高模具材料的性能；或者在合金中添加其它材料，可制造复合材料模具。
(3)设计周期短，质量高由于RT的模具设计极少依赖人的因素，因而可有效地降低人为的设计缺陷。
设计师可利用RP制造的高精度模型，在设计阶段就可对产品的整体或局部进行装配和综合评价，并不断改进，大大地提高了产品的设计质量。
（4）便于远程的制造服务由于RT对信息技术的应用，缩短了用户和制造商之间的距离，利用互联网可进行远程设计和远程服务，能使有限的资源得到充分的发挥，用户的需求能得到最快的响应。
快速模具制造技术
快速模具制造技术RPM技术制作的原型在许多情况下由于其使用材料的限制，还不能替代最终的真实产品。
为获得真实材料制作的产品，且快速形成一定批量的生产能力，便产生了基于RPM的快速模具(Rapid Tooling)制造技术。
运用RT技术突出的特点就是其显著的经济效益，它与传统的数控加工模具方法相比，周期和费用都降低了10%-30%左右。
快速成型制造技术自80年代末在美国产生以来，得到了工业界的迅速重视与应用，使得该项技术一直处于繁荣发展阶段。
RPM技术如果仅仅停留在原型制作上，尚形成不了对制造业的冲击，要想发挥RPM技术的更大优势，就必须形成一定批量的快速制造能力，因此，基于RPM的快速模具技术RT受到高度重视，也得到了迅速的发展。
基于RP的快速模具制造方法一般分为直接法和间接法两大类。
直接制模法是直接采用RP技术制作模具，在RP技术诸方法中能够直接制作金属模具的是选择性激光烧结法-SLS法。
用这种方法制造的钢铜合金注射模，寿命可达5万件以上。
但此法在烧结过程中材料发生较大收缩且不易控制，故难以快速得到高精度的模具。
目前，基于RPM 快速制造模具的方法多为间接制模法。
依据材质不同，间接制模法生产出来的模具一般分为软质模具(Soft Tooling)和硬质模具(Hard Tooling)两大类。
软质模具软质模具因其所使用的软质材料，如硅橡胶、环氧树脂、低熔点合金、锌合金、铝等，有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。
目前提出的软质模具制造方法主要有树脂浇注法、金属喷涂法、电铸法、硅橡胶浇注法等。
1硅橡胶浇注法硅橡胶浇注法制作的模具由于具有良好的柔性和弹性，能够制作出结构复杂、花纹精细、无拔模斜度或倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件，因而倍受关注。
快速模具制造技术
快速模具制造技术概述快速模具制造技术是一种高效、灵活和经济的制造方法，用于制作注塑模具、压铸模具和挤压模具等。
这种技术通过利用先进的数控加工设备、3D打印技术和快速零件制造技术，在短时间内生产出高质量的模具。
本文将介绍快速模具制造技术的原理、优势和应用。
原理快速模具制造技术主要基于数控机床的加工精度和3D打印的快速原型制作能力。
在制造过程中，首先使用计算机辅助设计软件（CAD）设计模具的三维模型，然后将模型转化为数控机床可以识别的G代码。
数控机床根据G代码自动控制刀具的运动，将坯料加工成模具的形状。
3D打印技术可用于制作复杂形状的模块和零部件，以及快速制作模具的原型。
优势快速模具制造技术具有以下几个优势：时间和成本节约相比传统模具制造方法，快速模具制造技术能够大大减少制造周期和成本。
数控机床的高速加工和自动化控制使加工过程更加高效和精准，而3D打印技术可以减少原型制作的时间和成本。
灵活性和适应性快速模具制造技术可以根据不同的需求和设计变化进行快速调整。
由于使用了数控机床和3D打印技术，可以灵活地调整模具的形状和尺寸，满足不同产品的需求。
高质量和复杂性快速模具制造技术可以实现复杂形状和高精度模具的制造。
数控机床的高精度加工和3D打印技术的高分辨率保证了模具的质量和精度。
创新和设计自由度快速模具制造技术提供了更大的创新和设计自由度。
利用3D打印技术可以实现更多样化的模具形状和结构，带来更多的设计可能性。
应用快速模具制造技术已广泛应用于各种制造行业，包括汽车、电子、家电、医疗器械等。
以下是其应用的一些典型示例：注塑模具制造快速模具制造技术在注塑模具制造中得到了广泛应用。
通过快速模具制造技术，注塑模具的制造周期可以大大缩短，同时可以实现更复杂的注塑模具设计，提高生产效率和产品质量。
压铸模具制造压铸模具制造是另一个适合快速模具制造技术的应用领域。
通过使用快速模具制造技术，可以快速制造出高精度的压铸模具，提高压铸产品的生产效率和质量。
快速成形技术的快速模具制造技
基于快速成形技术的快速模具制造技术一、引言近10年来,制造业市场环境发生了巨大的变化，迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。
因此，产品的快速开发技术将成为赢得２1世纪制造业市场的关键快速成形技术(以下简称RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术，它采用离散堆积原理,将所设计物体的ＣＡD模型转化成实物样件。
由于RＰ技术采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理，对物体构成复杂性不敏感，因此物体越复杂越能体现它的优越性。
以RP为技术支撑的快速模具制造RT(Rapid Tｏoling)也正是为了缩短新产品开发周期,早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。
由于产品开发与制造技术的进步，以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向,使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。
例如,汽车、家电、计算机等产品，采用快速模具制造技术制模,制作周期为传统模具制造的１/３~1/1０,生产成本仅为1/3~1/５。
所以,工业发达国家已将ＲP/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一，我国也已开始了快速制造业的研究与开发应用工作。
二、基于RPM的快速模具制造方法模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。
传统制作模具的方法是:对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工,得到所需模具的形状和尺寸。
这种方法既费时又费钱,特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具,往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。
而基于RＰＭ技术的RT 直接或间接制作模具,使模具的制造时间大大缩短而成本却大大降低。
1. 用快速成形机直接制作模具由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性，因此快速成形件可直接用作模具。
例如，Ｓtｒａtａｓyｓ公司TITAN快速成形机的ＰPＳF制件坚如硬木,可承受300℃高温,经表面处理(如喷涂清漆,高分子材料或金属)后可用作砂型铸造木模、低熔点合金铸造模、试制用注塑模以及熔模铸造的压型。
模具快速制造技术
模具快速制造技术模具是工业制造中不可或缺的一环。
它是将原材料经过加工和成型，用来制造各类产品所必需的工具。
随着科技的不断进步，模具制造技术也在不断革新。
其中，模具的快速制造技术是当前最为热门和前沿的技术之一。
一、快速制造技术的概念和特点快速制造技术（Rapid Tooling）是相对于传统模具制造方法而言的一种新型模具制造技术。
它是以电脑辅助制造技术（CAD/CAM）为基础，将设计好的三维模型转化为实体模具的方法。
与传统模具制造方法不同的是，快速制造技术的模具制造时间更短，成本更低廉，且可以制造高精度、复杂度更高的模具。
二、快速制造技术的分类根据快速制造技术的基本原理和应用范围，可将快速制造技术分为以下几类：1. 真空吸塑快速制造技术：真空吸塑快速制造技术是利用一些特殊的硅胶、塑料材料制作模具，之后利用真空吸塑技术快速制作出各种小尺寸的零件模具。
这种技术可以用于制作一些复杂形状、大批量、高质量且设计要求高的低压模具。
2. 烧结金属粉末快速制造技术：烧结金属粉末快速制造技术是指利用烧结工艺将金属粉末制成具有一定强度的模具，然后进行加工成型。
这种技术可以制造出复杂形状、高强度的大型模具。
3. 3D打印快速制造技术：3D打印快速制造技术是指将设计好的三维模型通过3D打印技术逐层输出制作模具的方法。
这种技术制造时间短、成本低、且具有一定的精度和表面质量。
4. 清模快速制造技术：清模快速制造技术是指通过复制已有的模具，并改变模具结构，以适应新的设计要求和工艺流程的方法。
这种技术可以省去制作新模具的时间和成本。
三、快速制造技术的应用领域快速制造技术广泛应用于各个行业，例如汽车、电子、医疗器械、航空等领域。
在汽车制造领域，快速制造技术可以进行模具造型、检具制作、模具试验和检验等工作。
可以快速制造出汽车大灯、排气管、座椅等各类零部件的模具。
在电子行业，快速制造技术可以利用3D打印技术快速制作出手机、电脑等各类产品的外壳，提高产品开发的速度和灵活性。
《快速模具制造技术》PPT课件
脱泡时硅胶溢出）
速 2、分型面
制
通常选取投影面积最大的面
模
对于高薄壁件，尽量将其整体置于同一半模中。
技
术2021/6/10
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快速模具制造技术
(一) 硅橡胶快速制模的若干问题
硅 3、型框形状
橡
一般：方形、正方形
胶
特殊：按原型形状搭建型框（随形型框）
快
速 4、浇道的位置和方向
制
避免大面积平面形状置于型腔最高位置
模
技
术2021/6/10
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快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
硅 橡 传统的快速硅橡胶模具制造过程中存在相当严重的硅橡胶
浪费现象
胶
快
速
制
模
技
术2021/6/10
28ห้องสมุดไป่ตู้
快速模具制造技术
直接法--利用RP技术直接制造出模具本身。 间接法--利用快速成型件作母模或过渡模具，再 通
过传统的模具制造方法来制造模具。
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快
速
模
具
制
RT
造
技
术
及
其
分
类2021/6/10
快速模具制造技术
软质模具制造
应用：批量小、品种多、改型快的产品制造 方法：硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注 法 生产制品数量：50～5000件
喷
作母模，将低熔点的熔化金属（如锌铝合金）充分雾化 后以一定的速度喷射到母模的表面，形成模具型腔表面，
涂 充填背衬复合材料，制作锌铝合金软模具。
快速模具技术
1）用快速成形件作母模，与传统工艺结合制
① 在快速成形的母模上，浇注蜡、硅橡胶、环 氧树脂、聚氨脂等软材料，从而得到软模具；
② 在快速成形的母模上，电镀、喷涂、烧结金 属或者陶瓷，从而得到硬模具。
2）与精密铸造结合，生产出金属件，再制造模 具
(8)电铸制模 电铸制模法的原理和过程与金属喷涂法
比较类似。它是采用电化学原理，通过电解 液使金属沉积在原型表面上，再背衬其他充 填材料来制作模具的方法。电铸法制作的模 具复制性好且尺寸精度高，适合于精度要求 较高、形态均匀一致和形状花纹不规则的型 腔模具，如人物造型模具、儿童玩具和鞋模 等。
其工艺路线是：RP原型（中间过渡模） →制作蜡型→熔模铸造→成型/处理→模具。
(3) 陶瓷型精密铸造法 在陶瓷型精密铸造中，通常采用的母模
（如木模、石膏模和金属模等）存在着加工 困难、精度难以保证、制造周期长、使用寿 命短和成本高等问题，因此对于复杂形状的 零件将RP原型技术直接用于陶瓷型铸造， 可比传统加工方法节省工时，降低成本。
(6) 化学粘结陶瓷材料制造法
以RP原型为母模，浇注硅橡胶等软材料形 成软模具，再在软模具中浇注化学粘结陶瓷材 料（CBC），在205℃下固化形成型腔，经处 理后制得模具。用该法制得的模具寿命一般为 300件。
其工艺路线为：快速原型制作纸质母模→ （浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等软材料） 构成软模→移去母模→在软模中浇注化学粘结 陶瓷(CBS) →在205℃下固化CBS型腔→型腔表 面抛光加入浇注系统和冷却系统→小批量生产 用注塑模。
软模具可用作试制、小批量生产用注塑 模，制造硬模具的中间过渡模和低熔点合 金铸造模等。最常见的是硅橡胶模具。
快速制模技术的工艺流程
快速制模技术的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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快速成型与快速模具制造技术简介ppt课件
1. 快速成型的原理及特点
• 快速成型技术采用离散/堆积成型原理，对三维CAD 模型进行分层，使其转 换成厚度很薄的二维平面模型。通过平面模型的数控代码指导加工，再将 加工出每个薄层粘结而成形。主要包括如下几个主要步骤： （1） 产品 CAD实体模型构建：构建方法有两种，一是可通过概念设计，设计出所需 零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型）；二是可通过逆向工程， 通过三维数字扫描仪对产品原型进行扫描，而后结合逆向工程对扫描数据 进行处理。
• （2） 快速性。从CAD 设计到完成原型制作通常只需几个小时到 几十个小时，加工周期短，可节约70%时间以上，能够适应现代 竞争激烈的产品市场；
• （3） 低成本。与产品的复杂程度无关，节省了大量的开模时间
，一般制作费用降低50%，特别适合新产品的开发和单件小批量
零件的生产；
快速成型与快速模具制造技术简介
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快速成型的特点
• 计算机辅助设计与制造技术、逆向工程技术、分层制造技术、材 料去除成形、材料增加成形技术以及它们的集成的总称。正是由 于它自身的成型原理决定该成型技术具有如下的一些特点：
• （1） 产品灵活性。RP技术采用离散/堆积成型的原理，将十分复 杂的三维制造过程简化为二维制造过程的叠加，使复杂模型直接 制造成为可能，越是复杂的零件越能体现RP技术的优越性；
• （2） 三维模型的分层处理：即按照一定的规律将该模型离散为一系列有序 的单元， 通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来 的三维CAD模型变成一系列的层片。