第六章 基于快速原型金属钢质硬模快速制造技术.pptVIP

模具工程技术研究中心 METRC ξ6 基于快速原型的硬模快速制造技术 （2）电铸镍层 将已涂覆的原型作阴极，镍作阳极，在镍电铸槽中，进行电铸镍壳，如图b所示。当电铸的镍壳足够厚（一般为2mm）后，从电铸槽中取出原型及仍与其相连的镍壳，并将它们置于清水中冲洗，然后晾干。 （3）设置共形冷却道 置冷却道于镍壳的背面，并弯曲冷却道，以便使其与注塑件的主轮廓形状共形，如图c所示。 模具工程技术研究中心 METRC ξ6 基于快速原型的硬模快速制造技术 （4）电铸铜层 将电铸的镍壳与相连的原模，以及已定位的共形冷却道，置于铜电镀槽中，进行镀铜，这样注射塑料的热量可通过镍壳与铜层，直接传至冷却道，然后通过对流而排出，如图d所示。 目前，ExpressToolTM 法快速电铸镍铜复合壳模寿命已达270,000次注射，而无脱层问题。 模具工程技术研究中心 METRC ξ6 基于快速原型的硬模快速制造技术 （5）浇注背衬 对原型-镍壳-铜层-冷却道构成的组合件加背衬，如图e所示。因为热量可通过镍壳-铜层有效地传至冷却道，所以，背衬材料不必是高导热材料，通常采用低熔点合金或填充铝环氧树脂，后者具有良好的抗压强度，能在24h内快速固化。当注射压力超过70MPa时，可用钢做背衬。 取出原型，将制成的型腔固接于模架中，如图f所示。穿过背衬层／铜层／镍壳，钻推料孔。 （6）取出原型 （7）装配 模具工程技术研究中心 METRC 二、ExpressToolTM法制模工艺特点及应用 ξ6 基于快速原型的硬模快速制造技术 ① 热导率高 镍-铜复合壳的热导率大大高于任何品种的模具钢，因此，能快速冷却，且有更均匀的模温分布。 ② 易于设置共形冷却道 由于能设置共形冷却道，使模具上的热点数量减少，模面的温度分布与塑料工件的收缩更均匀，诱发的应力小，工件的翘曲变形小，能缩短注塑循环周期。 ③ 能提高注塑生产率 采用镍-铜复合壳与共形冷却道后，与传统机加工的钢模相比，平均能提高注塑生产率约33%。 ④ 电铸的镍壳精度高 电铸能复制0.1μm以内的原型特征，几乎可达到零均值收缩。 * 第六章　基于快速原型的金属钢质硬模快速制造技术 金属钢质硬模的直接快速制造，是快速原型技术向快速制造技术的转变，是国内外RP及RT领域内研究的热点及发展方向。这是由于金属钢质硬模制作的快速性，可以使得设计人员想象中的概念模型快速地转换成为试验产品，而试验产品一旦成功，人们又可以利用金属钢质模的刚度与硬度大批量地投入生产，使产品快速占领市场，为企业赢得先机。 金属钢质硬模的直接快速制造技术将快速原型技术的快速性及可以制作几何形状极其复杂零件或模具的优越性与机械制造方法（如CNC机床）、电加工制造方法、粉末冶金方法所能实现的高强度、高精度、高表面质量的优越性结合起来。一船认为，若能实现模具强度不低于500MPa，精度不低于0.01mm，表面租糙度值小于Ra 20 μm，那么该技术便可为工业界所接受并可大面积用于工业生产。 目前，可以制得金属钢质硬模的工艺方法有：KeltoolTM法快速制模、间接金属粉末激光烧结成型制模（RapidToolTM）、直接金属粉末激光烧结制模（Direct Metal Laser Sintering, DMLS）、激光近成型技术（Laser Engineered Net Shaping, LENSTM）、ExpressToolTM法快速制造镍和铜复合壳模、镍和陶瓷混合物模具制造技术（NCC Tooling）、气相沉积镍壳-背衬模、熔模铸造金属模制造工艺、直接金属三维打印制模技术等。 模具工程技术研究中心 METRC ξ6 基于快速原型的金属硬模快速制造技术 　 KeltoolTM法快速制模技术由美国3D Systems公司开发成功，后转让给美国Keltool公司。KeltoolTM法制模技术实际上是一种粉末冶金工艺。 模具工程技术研究中心 METRC 一、 KeltoolTM法基本原理及工艺流程 第一节　KeltoolTM法快速制模技术 　 首先以三维CAD软件设计概念原型（包括型腔和型芯）并保存为STL文件，然后将STL格式文件传送至快速原型系统来制造原始原型；然后利用原始原型制得硅橡胶软模；接下来在真空无压状态下向硅橡胶软模内浇注由两种不同成分，不同粒径组成的双形态混合金属粉末与有机树脂粘结剂按一定比例组成的混合物，固化原型后制得待烧结坯；然后将待烧结坯放置于有氢气气氛的烧结炉内进行烧结，在烧结过程的低温阶段