快速成型注射模具的研究與制備.pdf

1、眾所周知，產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開模具，尤其是注塑、鑄造、鍛壓等加工工藝。但是模具的開發(fā)、制作時間以及成本，往往是整個產(chǎn)品開發(fā)時間與成本的主要部分，既需要時間又需要投入大量的資金。隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，市場競爭愈來愈激烈，制造商在不斷改善產(chǎn)品性能與質(zhì)量的前提下，最大限度地縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期和降低成本，以便能夠快速地適應(yīng)市場的需求。這就要求商家不但要能根據(jù)市場的要求很快地設(shè)計出新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時間內(nèi)制造出產(chǎn)品的樣品，進(jìn)行必要的性能測

2、試，征求用戶的意見，進(jìn)行必要的修改，最后形成能投放市場的定型產(chǎn)品。在這種背景之下快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping，簡稱RP)和快速模具技術(shù)(Rapid Tooling，簡稱RT)得到了快速的發(fā)展，快速模具技術(shù)是以快速成型技術(shù)為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)制模技術(shù)與快速成型技術(shù)的相結(jié)合，使模具的設(shè)計和制造周期縮短，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 本文介紹了幾種快速成型及快速模具的典型工藝，并分析和探討了快速成型技術(shù)的研究現(xiàn)狀、存在的

3、主要問題及發(fā)展趨勢。然后對制備環(huán)氧基快速注射模具常用的環(huán)氧樹脂、填料及各種添加劑進(jìn)行了簡單介紹。本課題主要應(yīng)用的快速成型技術(shù)是熔融沉積造型技術(shù)(Fused Deposition Modeling，簡稱FDM)，原料為絲狀．ABS。 本課題利用三維造型軟件設(shè)計產(chǎn)品的三維造型，對制品的模型進(jìn)行流動分析得出澆口位置、注塑壓強(qiáng)、充模時間等相關(guān)參數(shù)。將這些參數(shù)作為后期制備快速注射模具的重要參考數(shù)據(jù)，確定澆鑄型框的制作尺寸和制品在型框中的

4、擺放位置。確定了最終的制模方案后，將產(chǎn)品的三維模型轉(zhuǎn)化為STL模型，然后將其STL模型進(jìn)行分層處理得到加工路徑，再導(dǎo)入FDM快速成型機(jī)中進(jìn)行加工，得到產(chǎn)品原型經(jīng)過處理作為澆鑄快速注射模具的母模。待模具固化后進(jìn)行必要的后續(xù)處理，再裝配到預(yù)先設(shè)計好的模架上進(jìn)行實際的生產(chǎn)注射。 課題中對澆鑄材料的配方進(jìn)行了實驗研究，澆鑄原料以E44型環(huán)氧樹脂為基體，選擇不同的固化劑、增韌劑和填料通過性能測試確定了固化劑和填料。根據(jù)確定的結(jié)果設(shè)計澆鑄快

5、速注射模具的配方，澆鑄成型之后通過模具的成型質(zhì)量和澆鑄工藝確定了最終澆鑄配方。文章在結(jié)尾部分還對快速模具的澆鑄和固化成型工藝進(jìn)行了研究，并確定了固化溫度在60℃-70℃為最佳，最后利用制備的快速注射模具進(jìn)行實際的生產(chǎn)加工得到最終塑料制品。 本課題的創(chuàng)新點在于：第一本課題達(dá)到了將計算機(jī)輔助設(shè)計與快速注射模具的制作系統(tǒng)地科學(xué)地組合在一起，開創(chuàng)出一種從計算機(jī)輔助設(shè)計模具，重要設(shè)計參數(shù)分析，到快速模具制造加工，最后產(chǎn)品的注射成型的計算機(jī)

6、輔助設(shè)計與快速注射模具制備緊密結(jié)合的實施方法。為計算機(jī)輔助模具設(shè)計的本科生專業(yè)實踐教育環(huán)節(jié)創(chuàng)造出完整的實踐方法。第二課題中除了通過加入金屬粉末來改善快速模具的導(dǎo)熱性能外，還采取了加入金屬細(xì)針的辦法。通過實驗數(shù)據(jù)分析得出加熱時間與溫度非線性關(guān)系式為：y=a-b·c<'x>，y為樣品溫度(單位為℃)，x為加熱時間(單位為min)。隨著銅絲密度的增大a值逐漸增大，c值逐漸減小并且始終是一個小于1的系數(shù)。a值大小決定溫度的極限值，c值大小決定了