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。

（2）高柔性

由于新产品的设计开发采用计算机设计，所以在设计开发出一个新产品后，只需修改产品的CAD、3D MAX、MAYA数据就可以生产不同形状的产品。 （3）易操作性

制作软模的过程中，所需要的设备和条件都比较简单，一般单位都可以达到要求。例如，在制作硅橡胶软模的过程中，只需要有硅橡胶溶液、固化剂、真空机、烘干机、模具原型等。 （4）良好的离型性

由于软模常用的硅橡胶材料的萧氏硬度从65～80不等，抗拉强度可达4～6MPa，抗撕裂强度为5～23 kN/m，所以即使原形具有一定的拔模斜度，硅橡胶软模也很容易从原形上脱模。在制作形状复杂、纹理精细的旅游品方面具有独特优势。 （5）成本低

快速软木技术，制造周期短，机械化、智能化程度高。如果使用模具生产的两件批量小或者是用于产品的试生产，就可以用制造成本低的硅橡胶软模。模具寿命为几十件，生产周期仅为数小时。这样的条件下，制造成本得到降低。 （6）可直接成型

由于快速软模技术制造软模常用的硅橡胶可以耐250℃的高温，所以如果产品是用熔点较低的金属或合金材料进行浇注而成的，则硅橡胶软模可以满足低熔点合金的直接浇注成型。据国外资料介绍，TEKSIL高温硅橡胶的抗压强度为24～62.1Mpa，工作温度可达100-150℃，实际上可以直接上注塑成型机进行塑料产品的杨戬生产或直接利用它生产锌、铝合金铸件。 （7）制件效率低

受软模材料的限制，一般每套软模的使用次数仅为十几到几十件左右，成型时间较长。例如，硅橡胶可浇注聚氨酯模具10～15次，每件聚氨酯件成形需要固化20h，采用反射成型技术，每套硅橡胶每天可浇注20～40件。

3 快速软模常用材料

快速软模技术常用的材料是硅橡胶。原因是由于硅橡胶具有良好的柔性和弹性，对于结构复杂、花纹精细、无拔模斜度或具有倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件来说，在制件浇注完成后均可直接取出，这是硅橡胶模具相对其他模具来说具有的独特的优点。同时由于硅橡胶模具具有耐高温的性能，因此她在塑料制件和低温合金的制作上

有广泛的用途。一般情况下硅橡胶模具常用于浇注塑料，即硅橡胶模具常备用作注塑模具。由于硅橡胶模具具有良好的复制性和脱模性，在制作形状复杂、纹理精细的艺术品方面具有独特的优势。

硅橡胶之所以能够成为快速软模的材料之一，另外的原因就是它具有许多优良的性能。它具有良好的绝缘性、密封性、耐水、耐臭氧、耐电晕、耐气候老化。在-60～120℃范围内可以长时间保持弹性状态，其固化工艺简单。采用硅橡胶制作的模具，不需要表面处理，成形方便，生产上基本做到无切削加工。

制模用的硅橡胶有透明和不透明两种，透明硅橡胶分模容易，不透明硅橡胶为保证分模正确需在分模位置上做出特殊标记。制作硅橡胶模具的材料一般由军机处聚合物、补强剂、填充料、稀释剂、交联剂、催化剂等组成。而根据制作材料的不同，硅橡胶制模分为室温硫化硅橡胶和高温硫化硅橡胶。室温硫化硅橡胶制模的材料在固化前呈液态且流动性很好，适宜在室温下直接浇注成型，固化时间仅仅为几个小时。高温硫化硅橡胶制模材料的原始状态为胶泥状，只能温碾压成形，故对样模有一定的强度要求。利用它可直接成形锌、铝合金铸件。

正是由于硅橡胶具有这些特点，使得它成为了软模常用材料而广泛应用在工业生产中。

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