3.3硅胶模实验分析
3.3.1工艺过程
由于零件的形状、尺寸不同,对硅橡胶模具的强度大小要求也不一样,因而制模的方法也有所不同。本文所述采用的是常温、常压下的制模方法[18]。硅橡胶模具的制造工艺流程具体过程如下:
(1)安放原型
制作好围框,把准备好的光固化原型放置到围框里并固定好,并使原型周围距模框的距离均匀。设定浇口,在模框内表面及平板上涂刷脱模剂。
(2)硅橡胶造型
计算所需调配的硅橡胶的体积,再加上一定的损耗系数,进行硅橡胶的调配。调配均匀后,放入抽真空装置中排除硅橡胶混合体中的气泡。之后将硅胶沿边框倒下。
(3)硅橡胶固化
浇注好的硅橡胶模具,放到起真空注型机内抽空,使里面没有一点气泡,然后取出放到自动恒温电煽炉内固化。
(4)分模修型
拆除浇注框,切除浇注件上的毛边,并在其表面描绘分模线,用刀沿分模线向粘贴的胶带纸方向,将浇注件切开,用夹钳使上、下模撑开。切割时,使靠近硅橡胶模外缘的切口呈波浪状,靠近母模处的切口比较光滑,凸凹波浪能使上、下模精确地对准、定位。如果发现模具有少量缺陷,可以用新调配的硅橡胶修补,并经固化处理即可。
(5)浇注生产工件
使硅橡胶上模与下模对准,并用工业装订机使它们相互定位;将硅橡胶模加热至约70℃后将热硅橡胶模置于真空浇注机的模具升降器上:配备多元醇与异氰酸脂,将其分别置于真空浇注机的量杯A与B中;使多元醇与异氰酸脂混合,然后注入硅橡胶模中。在此过程中,须同时抽真空,以便排除气体。浇注完毕,继续固化后打开模具并取出工件。
3.3.2主要工艺参数的确定
根据硅胶模加工成型的分析,我们知道成型件精度的因素很多。例如:设备的系统精度、浇注材料的特性、两种组份的混合比例、真空抽气泡的程度、浇注的速度、固化的时间等都与成型件的精度密切相关,即影响成型件的尺寸精度、形状精度、表面精度。当实验确定后,其设备本身的系统误差一定了,只能通过合理的选择成型工艺参数来提高成型件的精度。
先研究一下浇注材料的特性,粘度是指流体内部抵抗流动的阻力,衡量标准为每秒流动速度/距离。依化学成分而定,一般情况下温度越高粘度越低;粘度的高低将影响反应速度;
操作时间是指将混合材料浇注到围框或硅胶模具的时间,本实验必须在5分钟之内浇注完毕,时间过长则混合物将凝固而导致实验失败。操作时间的长短将影响到反应的速度;
树脂混合比例是指A、B两种成份的混合比例。实验要求为:11,精确度百分之五到十;
真空抽气泡的程度将直接影响到成型件的质量,实验要求混合物里尽量没有气泡,这主要由实验者的经验决定[19]。
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第四章结论与展望
利用RP技术设计制造出产品的原型,然后用硅橡胶制造其模具,这对于结构复杂、花纹精细、无拔模斜度(甚至有一定的倒拔模斜度)或带有深凹槽的产品,在新产品试制或者单件、小批量生产时,具有以下优点:
(l)硅橡胶可以在常温下固化,用硅橡胶制模,少则一天,多则几天便能完成,这有利于大大缩短产品试制周期,同时修改模具也很方便。此外,由于硅橡胶模具具有弹性,对凸凹部分浇铸成型后均可以直接取出,这是它的独特之处。
(2)利用硅橡胶制造模具,可以更好地发挥RP技术的优势。由于光固化原型机械性能差以及耐温性低,因此在利用它制造其它快速经济模具时受到了限制;而利用光固化原型制造硅橡胶模具能够克服这些缺点,这样就可以利用光固化原型制造各种复杂零件的模具[20]。
4.1结论
本文首先介绍了快速成型技术和快速制模技术的特点、工艺和发展现状,并针对快速成型工艺进行研究。其次,利用SAL快速成型制件,对硅胶模工艺进行了更进一步的研究,通过具体的工艺实验,分析了硅胶模工艺中混合物的比例、浇注速度和树脂粘度等的影响,并对实验结果进行了深入的分析。通过分析和具体的工艺实验及理论
分析得出了以下结论:
(l)影响硅胶模产品表面质量的因素很多,一般情况下,A、B两组份的混合比例以1:l为最佳,比例的变大或变小都将引起表面粗糙度的增大;浇注速度以接近5分钟为好,速度过快将导致表面粗糙度的增大;随着树脂粘度的增大,材料的流动性将变差,对表面粗糙度的影响也将变大。
(2)产品内部可能出现有气泡的现象,这是由于排气的位置不合理,排气口过小导致模具内部真空度不够或材料内有水分、溶剂和挥发物或注型的速度过快而引起的。
(3)影响产品不完整的原因很多,主要包括:浇注的材料不够:注型材料的粘度高,材料的流动性差:浇口过小,位置不当,数量不足;设备的真空度不够,模具内不能形成真空等。
4.2展望
结合本论文,提出以下几点展望:
(l)由于硅橡胶的成本较高,一般硅橡胶的价格约200元/千克,制作中型、大型硅橡胶模需要几十公斤至几百公斤的硅橡胶,如何设计合适的实验以降低制作成本是下一步要解决的。
(2)硅橡胶模具还存在一些问题,如强度低,硅橡胶在长期加热后产生收缩现象,这些问题有待今后在实践中进一步完善解决。
(3)若工件上有精细的小特征时,硅橡胶模具的相应部分易损坏,并且浇注双组份材料时不易充满。因此,如何正确设计浇注工艺与选择硅橡胶、聚氨醋的性能,使得能成形形状复杂的精细件,也将是硅橡胶模具的发展方向之一。
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参考文献
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