基于LOM技术的注塑模具应用研究(上)
<p> 引言</p><p> 快速成型技术(Rapid Prototyping，简称RP)是80年代末期发展起来的一项高新制造技术，按照其材料及工艺特点主要分为LOM(Laminated Object Manufacturing，又称分层实体制造)工艺、SLA(Stereolithography Apparatus，又称立体光刻)工艺、SLS(Selective Laser Sintering，又称选择性烧结)工艺、FDM(Fused Depostion Modeling，又称熔融沉积制造)工艺等几大类，在汽车、摩托车、家电、航空、医疗等行业获得了广泛的应用。</p>
<p> 但是目前各种快速成型技术的应用都还存在一定的局限性，主要表现在直接制作的快速原型件与实际零件相比在材质、性能等方面还存在较大差异，往往不能用来进行装机实测各种与强度、性能有关的数据。在产品覆盖件制作方面，LOM技术制作的纸质原型件虽然硬度很高但容易分层开裂，SLA工艺制作的光敏树脂原型件脆性较大，SLS工艺直接烧结塑料粉末制作的原型件性能较好但目前成本较高，FDM工艺在原型件的制作成本、支撑等方面也还不尽如人意。另外，试制件在一定数量上的要求往往也难以满足。快速成型技术在模具方面的应用导致了快速模具技术(Rapid Tooling，简称RT)的出现，并由快速成型技术的一个应用方向迅速发展成为一项相对独立的新兴技术。</p>
<p> 1.基于LOM技术的快速制模工艺</p>
<p> 快速模具技术一般按其制造过程中是否需要RP原型过渡主要分为直接法和间接法两大类，如通过RP原型翻制的硅胶模、环氧树脂模、金属喷涂模等快速制模工艺属于间接快速模具技术，而直接快速模具技术主要有SLS工艺、3DP(Three Dimensional Printing，又称三维印刷成型技术)工艺、LENS(Laser Engineering Net Shaping，又称激光工程化净成型技术)工艺等多种直接快速金属模具技术，基于LOM技术的各种木模、消失模以及注塑纸基模具等也属于直接快速模具技术。</p>
<p> 利用LOM技术制作的快速原型件，其强度类似硬木，可承受200℃左右的高温，具有较好的机械强度和稳定性，经过适当的表面处理，如喷涂清漆、高分子材料或金属后，可作为各类间接快速制模工艺的母模，或直接制作用于注塑用的纸基模具，基于LOM技术的各类快速制模工艺在塑料覆盖件制作方面都得到了广泛的应用。</p>
<p> 2.基于LOM技术的间接快速制模工艺</p>
<p> 在注塑用快速模具应用方面，其基本原理是首先利用LOM技术制作的纸质快速原型件，通过不同的模具翻制技术制作出硅胶模、环氧树脂模、金属喷涂模等快速模具，然后根据模具情况进行热注塑或反应式注塑，得到生产或试制用的塑料零件。由于翻制技术成熟、工艺简便、方法多样，可以根据产品质量、数量等具体要求选择合适的工艺，是目前常用的快速模具技术之一。</p>
<p> 2.1硅胶模</p>
<p> 硅胶模是最常见的快速模具，又称软模(Soft Tolling)，是应用范围最广、技术最成熟的快速模具制作方法之一，一般用于试制用模具或制作其它模具的过渡模。硅胶模采用的硅橡胶材料主要分为室温硫化硅橡胶(简称RTV硅橡胶)和高温硫化硅橡胶(简称HCV硅橡胶)两种。前者一般在室温下固化，可承受300℃左右的温度；后者的硫化温度一般在170℃左右，具有更好的性能，工作温度可达500℃以上。</p>
<p> 硅胶模的制作工艺一般为：以纸基原型件作为母模，在母模上预设分型面并制作分型背衬，喷涂脱模剂；按比例配制硅胶进行浇注；完全固化后再进行另一半的浇注；沿预定的分型面切开硅胶模；取出原型件，完成硅胶模制作。在没有真空设备的条件下应注意选择合适的硅橡胶材料以及采取合理的排气措施。</p>
<p> 硅胶模具有制作周期短、成本低、工艺简单、材料弹性好、易于脱模、复印性能好的特点。反应式低压注塑工艺操作简便，不需要真空设备，但排气条件较差，容易产生夹带气泡和充型不满的缺陷。硅胶模还存在精度不高、寿命短、不能用于热注塑工艺的不足之处，用作注塑模时寿命一般为10～50件。另外，便于脱模的特点有时会掩盖无脱模角或倒脱模的设计缺陷，影响产品设计质量的检验效果。</p>
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