快速制模1 软模讲解
快速制模技术及应用
第七章快速制模技术及应用第一节快速制模的基本概念模具工业是制造业的重要组成部分，对国民经济和社会发展将起到越来越大的作用，模具制造的水平已成为衡量一个国家制造能力的重要标志之一。
快速制模技术是将传统的制模方法与快速成形技术相结合，使模具制造周期缩短、成本降低、经济效益提高，在精度和使用寿命方面满足生产要求。
快速制模的目标是以最快的速度从三维CAD设计模型获得所需要的最终产品零件。
随着新的快速成形技术的不断出现，快速制模技术也在不断迅速发展，并成为快速制造的重要组成部分。
按照模具的寿命(零件生产数量)，快速制模可以分为：1.用于制作少量原型(4～20件)的硅橡胶模。
2.用于小批量生产(100～5,000件)的环氧树脂背衬模和低碳钢一渗铜模。
3.用于批量生产(10,000～100,000件以上)的工具钢一渗铜模和电铸镍壳背衬模。
按照模具的用途，快速制模可以分为：1．金属铸造模的快速制造。
2．塑料注射模的快速制造。
3．钣金成形模的快速制造。
4．电火花成形电极的快速制造。
为了进一步阐明快速成形与快速制模以及各种快速制模技术之间的联系，可通过一张不完整的路线图，描述塑料注射模的快速制造，如图7-1所示。
230图7-1 快速成形和快速制模的路线从图中可见，快速成形的制件除了作为概念模型或有结构的、可装配的功能模型外，正在迅速发展和具有广阔应用前景的是快速制模领域，即用于制作母模、直接制模和间接制模。
将原型作为母模，先浇出硅橡胶模，然后通过在硅橡胶模具中真空浇铸聚亚胺酯复合物，可复制出一定批量的原型。
聚亚胺脂复合物具有与大多数热塑性塑料大致相同的性能，生产出的最终零件已经可以满足高级的功能验证和装配测试，以及作为试制产品供展览用。
短期或中期使用的热塑性材料注射模可以将原型当作母模，再进行金属喷镀来制作。
制作生产模具型腔的其他方法还有：电沉积或金属树脂混合物浇注等。
用这些快速制模方法制作出的模具，几乎与传统方式生产的模具一样。
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。
硅橡胶快速制模技术PPT课件(74页)
快速模具制造技术
1.直接快速制模技术 ⑴ 直接快速制模技术的工艺方法 ⑦ 高温渗金属——该工艺使得制件表面质量提 高，同时填充由于粘接剂的蒸发而留下的空隙。 ⑧冷却——最后冷却的产品就是注塑模，该材 料是钢和铜的混合物，再经过相应的工序处理 如抛光、装配、调试等，就可以进行塑料件的 生产了。
快速模具制造技术
快速模具制造技术
1.直接快速制模技术 ⑵ 间接快速制模技术的工艺方法 ② 金属喷涂法 金属电弧喷涂制模的工艺过程大致分为五个 步骤： 1）模型准备。模型可由塑料、石膏、橡胶、 木材等材料制成，首先建立三维模型，然后对其 进行分层切片，并由快速成型机制作出样模。 模型准备中最重要的是清理模型表面和涂抹脱 模剂。
4.2 硅胶模快速制作方法 4.2.1 真空浇注法
1.刀割分型面制作法
这种方法适用于透明硅胶模、分型面形状 比较规则的情况。其硅胶模具制作步骤如下： （1）彻底清洁定型样件，即快速原型零件； （2）用薄的透明胶带建立分型线； （3）利用彩色、清洁胶带将定型样件边缘围 上，以作后期分模用。 （4）利用薄板围框，把定型样件固定在围框 内，必要时在定型样件上粘结固定一些通气杆。
快速模具制造技术
1.直接快速制模技术 ⑵ 间接快速制模技术的工艺方法 ② 金属喷涂法 2）金属喷涂模型。脱模剂干燥后，选择最佳 的喷涂参数，即可开始在模具上喷涂金属，喷涂 时应保证使喷枪连续运动，防止涂层过热变形， 涂层厚度一般控制在2～3㎜。 3）制作模具框架。如果模具在工作中要受到 内压力或模具必须安装在成型机上工作，模具就 必须有骨架结构且制成的骨架应带有填料。
（3）填充料 一般选用硅微粉、氧化铝
硅藻土、高岭土等。
（4）稀释剂 一般选用甲基硅油。
（5）交联剂 一般选用硅酸乙酯。
快速制模1
目前用于LOM技术的箔材主要有涂覆纸、覆 膜塑料、覆蜡陶瓷箔、覆膜金属箔等。
这种工艺的优点是尺寸精度较高；只须对轮 廓线进行切割，制作效率高；无需设计支撑； 制成的样件有类似木质制品的硬度，稍作处 理后可在200℃以下环境中使用，可进行一定 的切削加工；所用二氧化碳激光器寿命达 20000小时；构形材料价格便宜。缺点是不 能直接制作塑料件；表面粗糙度较高，工件 表面有明显的台阶纹，成型后要进行打磨； 易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理； 工件缺少弹性。
2. 叠层实体制造
（Laminated Object Manufacturing，LOM）
LOM (Laminated Object Manufacturing)工艺 最早是由美国Helisys公司开发的。该项技术将特 殊的薄片材料一层一层地堆叠起来，激光束只须 扫描和切割每一层的边沿，而不必象SL那样，要 对整个表面层进行扫描。它是将单面涂有热溶胶 的箔材通过热辊加热粘接在一起，使激光束在片 材平面内沿确定轨迹扫描而形成平面模型。平面 模型逐层堆叠在并在滚压辊的滚压下粘接逐步形 成整体物理模型，去除废料后即成型。废料部分 切成网络是为了便于消除。
2. 叠层实体制造 （Laminated Object Manufacturing，LOM）
3. 立体光固化成型 （Stereo Lithography Apparatus，SLA）
4. 选择性激光烧结 （Selective Laser Sintering，SLS）
1. 熔融堆积成型 （Fused Deposition Modeling，FDM）
FDM工艺一般使用热塑性材料，如蜡、ABS、 尼龙等。材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料以丝状 挤出；材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。一个 层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层 的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。
硅橡胶快速制模技术(PPT 74页)
第四章 硅橡胶快速制模技术
4.3 硅胶模快速制造的关键技术分析 4.3.3 分型方向的确定及分型面设计
（4）选择分型面时，应有利于排气。
第四章 硅橡胶快速制模技术
4.3 硅胶模快速制造的关键技术分析 4.3.3 分型方向的确定及分型面设计
（5）选择分型面时，应尽量减小脱模斜度给 制品大小端尺寸带来的差异。
快速模具制造技术
1.直接快速制模技术 ⑵ 间接快速制模技术的工艺方法 ③ 熔模精铸(失蜡铸造)
第四章 硅橡胶快速制模技术
内容简介：
制模双组分室温硫化硅橡胶的组成 硅胶模快速制作方法 硅胶模快速制造的关键技术分析 硅橡胶模具尺寸的精确计算 制作硅橡胶模具的注意事项 硅胶模快速制造技术的应用 基于RP原型的硅橡胶模具制作技术分析
（3）填充料 一般选用硅微粉、氧化铝 硅藻土、高岭土等。
（4）稀释剂 一般选用甲基硅油。 （5）交联剂 一般选用硅酸乙酯。 （6）催化剂 一般选用二烷基二羧酸锡。
第四章 硅橡胶快速制模技术
4.2 硅胶模快速制作方法 目前，硅胶模制作方法主要有两种：
一是真空浇注法，一是简便浇注法。
第四章 硅橡胶快速制模技术
第四章 硅橡胶快速制模技术
4.2 硅胶模快速制作方法
4.2.1真空浇注法 （5）在橡皮泥的上平面上，挖2~4个定位凹坑 以作上、下合模时定位用； （6）计算半模所需的硅橡胶、固化剂用量，并 在真空注塑机中抽真空； （7）将抽真空后的硅橡胶倒入构建的围框内， 并放入压力罐一段时间，排除气体； （8）硅橡胶固化；
快速模具制造技术
1.直接快速制模技术 ⑵ 间接快速制模技术的工艺方法 ② 金属喷涂法 4）浇注模具的填充材料。应使填充材料具有 较高的热导率和较低的凝固收缩率以及较高的抗 压强度和耐磨性能，一般选择的填充材料为环氧 树脂与铝粉、铝颗粒等金属粉末的混合物。 5）脱模及模具型腔表面抛光处理。脱模后要 把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后 再根据不同的需要，对模具进行抛光等后期制作。 6）组装试模。
快速软模技术
快速软模技术的特点及其常用材料1 介绍基于快速原型的模具制造技术，快速模具技术（简称RT技术）是在快速原型方法制造的原型件基础上，综合传统的制模方法，快速地制造模具的技术。
即快速制模是利用快速原型技术生产模具原型或母模，然后采用该原型直接或间接实现模具制造的一种模具制造技术。
该技术是基于材料累加成型的一种高新制造技术，被认为是21世纪制造领域的一次革命性突破，可加工注塑模、压铸模、冲压模、扥各类精密复杂的模具，目前已广泛应用于汽车、航空航天、船舶、医疗、建筑、工艺品以及儿童玩具等领域，并且随着这一技术本身的不断发展和完善，其应用范围将不断扩展。
根据不同的制造工艺方法，快速模具可分为直接快速模具和间接快速模具。
直接快速模具，即采用快速成型机生产模具，以快速原型件直接作为成型模具，可用作砂型铸造的木模、低熔点合金浇注模、试成形用注塑模及熔模铸造的蜡型、蜡型的代替品和蜡型的成型模；间接快速模具，及型腔复制模具，以快速原型件作为木模，通过型腔复制制作模具，包括硅橡胶型腔复制模、金属喷涂锌合金模、树脂材料型腔复制模具等。
直接制模法尚处于初步研究阶段，而日臻成熟的各种间接法快速模具制造已开发出来多种多样的成形工艺方法。
根据模具材料和生产成本一般可将间接制模分为软模具和钢制模具两大类。
2 快速软模技术的特性以RP为技术支撑的快速模具制造技术（RT）是为了加快新产品的开发周期，早日向市场推出适销对路的按客户意图制定的多种小批量产品而发展起来的新型制造技术。
以快速原型技术制造出来的样模作为母模复制的软模具可大大缩短注塑模具的制造周期。
快速软模技术还有以下特性：（1）快速性快速模具制造技术采用计算机CAD、3DMAX、MAYA等三维设计软件进行零件原形或模具设计，然后将原形设计数据(CAD／3DMAX／MAYA数据)转化成STL格式通过一定的接口输出到快速成型机，由快速成型机直接制造m零件原形或模具。
由于采用计算机进行原形或模具设计，大大缩短了新产品的设计开发周期，可以满足市场和消费者对新产品的需求。
快速样件和软模 ppt课件
制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
特点：1、优点：（1）操作环境干净，安全，在办公室课进行；（2）工艺干净、简单、易于操作且不产生垃圾；（3）尺寸精度高，表面质量好，易于装配，
可快速构建瓶状或中空零件；（4）原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和金额快速更换；（5）原料价格便宜；（6）材料利用率高；（7）可选用的材料较多，
快速成型和软模
Build piston Build chamber
三维印刷工艺（Three-Dimension Printing，3DP），3DP的工作原理类似于喷墨打印机，是 形式上最为贴合“3D打印”概念的成型技术之一。3DP工艺与SLS工艺也有着类似的地方， 采用的都是粉末状的材料，如陶瓷、金属、塑料，但与其不同的是3DP使用的粉末并不是 通过激光烧结粘合在一起的，而是通过喷头喷射粘合剂将工件的截面“打印”出来并17一层 层堆积成型的，如图所示为3DP的技术原理：
3D打印样件__Polyjet原理
快速成型和软模
PolyJet的喷射打印头沿X轴方向来回运动，工作原理与喷墨打印机十分类似，不同的是喷头喷射的不 是墨水而是光敏聚合物。当光敏聚合材料被喷射到工作台上后，UV紫外光灯将沿着喷头工作的方向 发射出UV紫外光对光敏聚合材料进行固化。完成一层的喷射打印和固化后，设备内置的工作台会极
7
3D打印样件__SLA特点
快速成型和软模
SLA 的优势
1. 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时间的检验.
2. 由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具.
3. 可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具.
模具-快速原型-第五章_1软模-281
ξ5 基于快速原型的软模快速制造技术
4 型框一般做成长方形或正方形，但是对于一些特殊结构的零件，为了节 省硅胶，降低成本，可按其形状搭建型框，如图所示，其中a）是水平方 向示意图，b）是高度方向示意图。
ξ5 基于快速原型的软模快速制造技术
5 对于存在大面积平面形状的原型，当贴好分型面后，应合理选定浇道的位置及 方向。对于单一浇道来说，如果在结构许可的情况下，浇道位置应选在原型的重 心附近。浇道的方位应注意避免使大面积平面形状置于型腔的最高位置，否则， 该较大面积平面最后充型时，会因存在少量气泡无法排出而导致该平面处存在较 多气孔。图a)为正确的浇道摆放方式，该方式下，材料充填过程逐渐将剩余的气 体从薄壁上缘通过排气孔排出。若将浇道设置为图b)所示的方位，在填充的最后 阶段，剩余气体被围困在产品较大面积的上表面处，该水平面上的气泡无法流动 而最终残留在型腔中，在产品表面形成气孔，影响产品表面质量。
在浇注过程中，应掌握一定的技巧。硅橡胶浇 注后，为确保型腔充填完好，再次进行真空脱泡， 如右下图所示。脱泡的目的是抽出浇注过程中掺入 硅胶中的气体和封闭于原型空腔中的气体，此次脱 泡的时间应比浇注前的脱泡时间适当加长，具体时 间应根据所选用的硅橡胶材料的可操作时间和原型 大小而定。
脱泡后，硅胶模可自行硬化或加温硬化。加温 硬化可缩短硬化时间。
第五章 基于快速原型的软模快速制造技术
快速原型由于其制造方法 要求的使用材料的限制，并不能 够完全替代最终的产品。
在新产品功能检验、投放市场试运行获得用户使用后的反 馈信息以及小批量生产等方面，仍需要由实际材料制造的产品。
利用快速原型作母模来翻制模具并生产实际材料的产品， 便产生了基于快速原型的快速模具制造技术(Rapid Tooling— RT)。
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? 真空注型技术在汽车零件、电子电器零件、各 种玩具制件及工艺美术制品等行业的应用，使 得样件试制、小批量生产等方面收到缩短研发 和制造周期、降低生产成本的效果。
软模的优点
在新产品试制或者单件、小批量生产时，具有以下优点：
硅胶模制作过程
将硅胶与固化剂进行混合搅拌，放到真空机内预排气。
硅胶模制作过程
? 把硅胶将围框内的母样全部淹没，并保证浇注上平面处型 腔也有足够的壁厚,尽量抽去混入硅胶模具中的空气。
硅胶模制作过程
? 当完全固化后，即将硅胶模具从浇注框中取出。沿浇口处将硅胶模切 开，形成两块半模，并取出母型。将两半模对合在一起即成为一副硅 胶模具。
? （1）软模技术具有运行费用低，材料价格低廉 ,成形效率高，原型制作 时间短的特点。
? （2）硅橡胶可以在常温下固化，且硅橡胶具有良好的成形复制性和脱 模性能，对凸凹部分浇铸成形后均可以直接取出。用硅橡胶制模，少则 十几个小时，多则几天便能完成，这可以大大缩短新产品的开发周期。
? （3）因在真空中进行注型，可复制出多个精度高且少有气泡的成型品， 30个制件成品大约10天即可完成。
零件制作过程
? 插上漏斗，将混合料在真空中浇入硅胶模中。
零件制作过程
? 在停止减压排气作业后，由室内大气压将树脂挤入型腔中。 然后等待其在室温下完全固化。若放在60℃温度下，则可 加速固化。
零件制作过程
? 从硅胶模中取出塑件后，首先去除浇口废料。然后对分 型面处的废边和去除浇口废料后的部位进行精加工。
快速成形与快速制模
快速制模—软模
Rapid Tooling — Soft Tooling
快速制模技术是利用快速原型制造或其他途径 所得到的零件原型，根据不同的批量和功能要求， 采用合适的工艺方法快速地制作模具。
常用的快速制模方法有 软模（soft tooling ）、过 渡模具（bridge tooling）和硬模（hard tooling ）, 另外还有用环氧树脂及聚氨酯制造金属薄板成形 模具的技术。
? 4.不会因壁厚不同而出现气孔，可成形壁厚为0.5mm 的薄壁件。
? 5.可成形带螺钉等金属嵌件的塑料件。
? 6.制作母样的材料多样化。可在金属、木材、塑料、石 膏等材料中自由选择。只是用木材制作母样时需进行填 料处理。硅橡胶的硬化温度是从室温到60℃，因具有高 耐热性所以不必进行特殊加工，但浇注透明件时，母样 表面必须达到镜面。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 真空注型机内部结构
案例一
用LOM快速成形技术 制作汽车车灯原型件
用真空注型技术制作PU树脂件
用LOM原型件翻制硅橡胶模具
案例二
案例三
聚氨酯树脂件
硅橡胶模
案例四
弹性树脂
透明树脂
各种设备中的橡胶零件
用环氧树脂制造的各种透明塑料件
案例五
案例六
案例七
案例八
案例九
硅胶模的特点
? 1.使用寿命通常为成形20～30件，最多可达到200件， 能满足试制新产品样件数量的需要。
零件制作过程
? 打开硅胶模具，对型腔用无水乙醇进行清洗。为便于脱模， 可在型腔表面喷脱模剂。然后将两半模对合，并在两边垫上 垫板后用紧固带将硅胶模紧固在一起。
零件制作过程
聚氨酯树脂: 异氰酸酯(A剂) +多(元)醇(B剂) → 聚氨酯聚合树脂
A+B→C
首先对主剂树脂 和固化剂进行计量， 并分别置于真空装置 中进行抽气。再对已 抽气的主剂和固化剂 进行混合搅拌。
软模技术
? 软模通常指的是硅橡胶模具。
? 用硅橡胶制作简易模具，是八十年代新发展起来的 实用技术，由于模具使用硅橡胶制成，必须在真空 条件下完成制模和注型，所以此种方法也叫真空注 型。
? 用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作原型，再翻 成硅橡胶模具后，向模中灌注双组份的树脂， 固化后即得到所需的零件。树脂零件的机械性 能可通过改变树脂中双组份的构成来调整。
? 但是，聚氨酯零件的性能与 ABS、PP 或尼龙的性 能毕竟不是完全相同，这些差异有时可能是无关 紧要的，但有时在进行功能测试时可能是至关重 要的。
工艺路线
三维造型 导出STL 格式文件 用快速成形技术制作原型 翻制硅橡胶模具 真空浇注聚氨酯零件
硅胶模制作过程
? 首先用快速成型、金属、塑料或木材等材料制作母样。然后 在母样的一端粘接上浇口材料。
? （4）虽然形状复杂，厚薄程度不同，硅橡胶模具也不会产生缩水现象。 即使对0.5mm厚度或极微细结构（有一点倒钩也没有问题），钢模较难 制作的塑胶制品均可进行真空注型。
? （5）模具中可以插入金属零件、螺丝、螺帽及塑胶零件，制件成品还 可以进行电镀、喷漆处理。
? 与传统方法相比，利用硅橡胶模具生产树脂零件 不仅可以降低成本，更重要的是缩短了产品的开 发周期，使新产品能够快速投入市场，同时也使 企业可以根据市场的反馈确定新产品是正式投入 批量生产或是需要改进，避免盲目投产带来的巨 大损失。
? 7.可对浇注塑料着色及对浇注件进行涂装和真空电镀。 只要将浇注件在溶剂中进行蒸气洗净处理即可。
? 8.制作硅橡胶模具不需要特殊的熟练技术。
? 9.若需减少模具的变形时，可用金属嵌件对硅胶模进行 局部增强。
? 10.由于硅橡胶模具随温度变化略有变动，因而必须进行 一定的温度控制。
? 2.制模周期短，通常为1～3天。浇注一个塑料件的时间 约为2小时。因而在几天之内即可提供塑料样件。
? 3.由于在真空中浇注，所以塑件中的气泡较少，可成形 高精度塑料件，并由于硅橡胶的收缩率很小，复制性 能极佳，可真实地复映木纹、皮纹等各种装饰纹。又 由于硅橡胶具有一定的弹性，对于侧面的浅槽可强迫 脱模。
制作过程录像
真空注型树脂的选择
? 基本上所有塑料均可用硅胶模浇注成形，如 聚 氨酯浇注塑料、环氧树脂，以及聚酯塑料、丙 烯酸酯塑料、聚乙烯塑料 等。但硅胶模的渗
透性很强，由于溶胀作用而使硅胶模具发生变 形。因而，用硅胶模浇注成形的主要是 聚氨酯 和环氧树脂 两种材料。
真空注型机
武汉滨湖机电技术 产业有限公司开发 的真空注型机