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1、技术革新基于电弧喷镀法的注塑模快速制造实例ACaseStudyonArcSprayMetalToolingforInjectionMoulding上海理工大学机械学院 磨志毅 曹志全[摘要]分析了传统注塑模具设计与制造方式的弊端,以实例介绍了RPM系统的关键技术———RT技术在注塑模具制造中的应用,强调了RT技术的优点及其在模具制造中的应用价值。关键词:快速模具制造 快速原型 注塑模 电弧喷镀[ABSTRACT]Inthispaper,thedeficiencyoftraditionalmanufacturemethods
2、ofinjectionmouldingisdiscussed,andthroughacasestudyofaproject,theap2plication,advantagesandengineeringvalueofRTasthekeytechniqueofRPMispresented.利用模具的三维数据和分层制造技术直接制模,如分Keywords:RapidtoolingRapidprototypeIn2层烧结粉末材料(金属、树脂)、分层切割金属板料并组jectionmouldingArcspraymetaltoolin
3、g装起来等。由于使用的材料不同,以上分类又可分别细分为软模和硬模。软模材料一般为硅胶、环氧树脂传统注塑模的设计和制造方式可以简单地描述为及低熔点合金材料或其混合物等,硬度、散热性等性能一种“串行”的方式,即新产品由概念到投产,需要按顺较差,适合于小批量、低压注塑的快速试验;反之,采用序经过设计、制造及其子单元一步步地实现,下游单元特殊的金属粉末等材料制成的硬模具有更好的性能,尤其是制造部门,必须在上一单元的工作全部完成后但制作时间和费用也有所上升。所以应从产品类型、才能进行。其弊端在于研发周期长,修改过程反复而应用范围、工期
4、、成本等多方面考虑,选择合适的RT繁琐,对工程师和技师的经验依赖程度大,随着产品复工艺。杂程度的上升,反复修改的次数更多。快速制造技术通过RT模具可低廉、快捷地试制与设计产品(RPM)经过二十几年的发展,在虚拟原型(VP)、反求性能很相近的样品,某些性能优异的RT模具还可直工程(RE)、快速原型(RP),特别是快速模具制造技术接投入小批量试产;此外,在实际分析和试验的基础(RT)方面都有了长足的进步,在新产品的开发中有着上,RT过程可及早发现很多制模及注塑过程中的问很好的实用价值,为解决上述矛盾提供了新途径。题,减少了常规钢
5、模制造中的人为错误。因此,RT技1RT技术概要术已成为目前RP技术的应用热点,也是RPM的关键所在。VP、RP、RT三者有机组成了RPM体系,它们发挥着各自的优势,互为补充,其工艺路线如图1所示。2RT技术在注塑模制造中的应用VP主要偏重于仿真、虚拟现实、制造工艺规划等CAE下面以某型号的手机上盖注塑模制造为例,介绍方面;RP是基于实体分层制造技术,采用特殊的固、液RT技术在注塑模制造中的应用。我们采用了3Dsys2材料直接在短时间内制造出物理实体的制造方式;RTtem公司的SLA3500型光固化成型系统和SL5510型则是
6、吸纳了RP技术而进行快速制模的一种新工艺,光固化环氧树脂。初次成型后,去除模型上粘连的支分为RP原型翻制模具、用RP设备直接制模和RP制撑物,再经过高强度的紫外线照射固化及喷砂、打磨处作EDM电极等三大类。理,制出的RP件就可得到良好的表面粗糙度和机械就制造流程而言,RT技术又可分为间接RT模具性能。由于试制的目的在于对新产品作各方面的验和直接RT模具2类。前者的特征是基于RP原型采证,需要一定数量的“终极”材料产品,适于采用基于用不同材料翻制而成的,后者则采用RP技术,或者说RT软模的电弧喷镀法。2004年第5期·航空制造
7、技术105©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.技术革新电弧喷镀法主要利用电弧喷镀在RP原型或者在和铝屑、15%的甲基丙烯酸酯(MMA)。将其加热(70RP件上形成致密的金属外壳,然后在外壳中加入“背℃)使树脂成液态后,放入真空箱中,并用机器搅拌,使衬”材料形成模芯。电弧喷镀的原理是:在喷嘴腔内的铝粉平均分布于液体中,且排除液体中的气泡;然后可线型电极自动前进,于某点相遇,两线型电极之间因存浇入处理好的金属壳内,再加入3%的固化剂,并放入
8、在18～40V的电位差而产生电弧,使电极两端熔化,背压为4000Pa的真空箱内30min,进行二次排气;在同时通入喷嘴腔的压缩空气高速气流将熔融的金属液室温下冷却24h,再放入150℃的烘箱中经6h,使之滴喷射出去,形成雾化的金属喷涂射束。其控制参完全固化,以便进行后续的机械加工。数主要有
