RP＆RM在硅胶模制造中的应用分析

2014-03-06詹建军

机电信息 2014年12期

詹建军

（武汉工程职业技术学院，湖北武汉 430415）

0 引言

采用模具生产零件具有效率高、质量好、节约原材料、降低成本等许多优点［1］，体现了先进制造技术所要求的优质、高效、低耗、清洁环保等思想，已成为当前机械工业生产的重要手段以及工艺的发展方向［2］。在传统模具设计与制造过程中，对试制模具需进行多次反复修复，直至满足应用需求，这就延长了模具制造周期，并且由于成型模具市场远大于试制模具市场［3］，从缩短制造周期、降低生产成本等方面考虑，适应新产品试制模具制造和中、小规模生产要求的模具快速成型与制造（RP＆RM）能实现传统CAD设计到实体模具的快速制造，是一种具有良好应用前景的制造手段。

1 硅胶模的特性及应用

硅胶从生产温度来分，有室温和高温硫化硅胶2种［4］。目前，制模所用的多是双组分的液体硅胶。硅胶具有良好的弹性和柔性，相比其他材质的模具，硅胶模在具有深凹槽且结构精细复杂、拔模斜度小的铸件生产中具有显著的优势，如图1所示。主要体现在：

（1）硅胶模收缩性小，有较好的复现性，模具的图样尺寸和实际尺寸之间误差小；

（2）硅胶模具有一定的耐高温能力，可用于金属的熔模铸造［5］，也可用于塑料、石膏件的快速成型［6］；

（3）硅胶模具有弹性，很容易实现对结构复杂部件的脱模。

此外，硅胶模的应用范围广，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 硅胶模具的制造

2.1 基于SLA的原型部件的成型与制造

图1 硅胶模的快速成型及应用

如图2所示，液槽内装满液态的光敏树脂，可在紫外激光束的照射下快速固化。成型开始时，可升降工作台使其处于液面下一个层厚的地方，聚焦后的紫外激光束在计算机的控制下按截面轮廓进行扫描，使扫描区域的液态树脂固化，形成该层面的固化层，然后工作台下降一层的高度，其上覆盖另一层液态树脂，进行第二层的扫描固化，如此重复，直到整个产品成型。

2.2 硅胶模制造工艺流程

利用原型部件制造硅胶模的工艺流程如图3所示。

（1）将原型部件在平板上合理放置。将待加工的原型在平板上放好、固定，并将模框套放在已固定好部件的周围。另外，为了较好地起模，可在平板和模框的内壁上涂上脱模材料。

图2 立体印刷成型

图3 硅胶模制造的工艺流程

（2）对已在平板上合理放置的部件贴黏土，同时配置石膏浆，为了减少硅胶材料的使用，提高所制作模具的刚性，进行石膏背衬浇注，待其固化后，除去部件上的黏土。

（3）根据除去黏土的体积，分析所需硅胶的量，对部件的硅胶模进行造型、固化。原材料调配均匀后，可采用文献［8］中的方法进行硅胶浇注：1）在普通工作室内，混合少量的硅胶和固化剂。2）将混合后的硅胶涂覆在原型的表面，构成1～2 mm厚的薄涂层。3）在固化过程中，使涂覆的硅胶层充分脱气，用刀片划破无法自行消失的气泡。4）待硅胶模起步固化和脱气后，将大量混合硅胶和固化剂注入原型。5）待硅胶初步固化后，移去原型，将硅胶模具在室温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。利用这种方法，与真空箱相比，虽多了一层涂覆并使其固化、脱气的工序，但操作较为方便，制作出的硅胶模满足使用性能要求。

（4）浇注完成，硅胶固化后，取出部件，对硅胶模进行修补。