MK-Mini真空浇铸机在快速制模技术中的应用

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【摘要】本文以以车灯壳的硅胶制模为例，具体介绍快速制模技术应用中的设备材料，快速制模技术工艺过程，及产品制造过程中烘干、脱模技术技巧等。

【关键词】快速成形技术；硅胶模；真空浇注；硬化脱模；分型面

一、快速成形技术(RP)

21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对小批量多种产品要求的严峻挑战。在制造业日趋国际化的状况下，缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险，成为企业赖以生存的关键。直接从计算机模型产生三维物体的快速成形技术，是由现代设计和现代制造技术迅速发展的需求应运而生的，它涉及机械工程、自动控制、激光、计算机、材料等多个学科，近年来，该技术迅速在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。快速成形/快速制模/快速制造技术为企业提高竞争力提供了一种先进的手段。

快速成形技术(RP)自80年代问世以来，在成形系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模(RT)和快速制造(RM)的发展，90年代中末期是RP技术蓬勃发展的阶段。我国许多大学和科研单位，于90年代初率先开发RP及相关技术的研究、开发、推广和应用。到1999年，高校、研究机构和快速成形服务中心运行。在国家科技部的领导和支持下，先后成立了近十家旨在推广应用RP技术的“快速原型制造技术生产力促进中心”，863/CIMS主题专家组还将快速成形技术纳入目标产品发展项目。此外，有相当一部分高校将RP技术列入了“211”规划。国内投入RP研究的单位逐年增加，RP市场初步形成。

与传统技术相比，快速制模技术从产品的开发设计到原型件模型的制作，直到产品模具的制造、产品的生产都显示出了无比的优越性。以快速成型方法为依托的快速模具制造技术就是适应这种市场需求，能快捷、方便地制作工具和模具的一种新型技术。是传统的制模方法与快速成形技术相结合的产物。以塑料灯壳的硅胶制模为例，具体介绍快速制模技术的应用。

二、塑料灯壳的硅胶制模

快速制模技术分为间接快速制模和直接快速制模两种，而间接快速模具制造又分为软质模具制造和硬质模具制造。真空浇铸技术是属于其中的间接快速制模的软质模具制造，是快速成型/快速制模技术领域中较新的技术，。下面就介绍用真空浇铸技来制造塑料灯壳硅胶模的过程。

1.设备及材料准备

设备主要有mk-mini真空浇铸机、塑料灯壳原型件、电烤箱、空气压缩机、电子称等。材料主要是硅胶T2和硬化剂等。

2.制模的工艺过程

（1）工艺技术准备

叠层断面之间存在的间隙或凹凸不平的台阶纹是常见的快速制模的缺陷，这一缺陷在技术上要求准备足够精细的浇注步距；为了保证制作的硅胶模型腔的光洁度，要对原型表面进行清洁以提高表面的光滑程度，只有原型表面足够光滑，胶模型腔的表面才有足够的光洁度；此外还需要进行防渗处理、强化处理以及表面涂抹硅胶油以提高原型的抗湿性、抗热性和尺寸稳定性。同时，原型应该注意有一定的脱模锥度，以便于从硅胶模中取出。

（2）材料计量与准备。（硅胶和固化剂计量）

依据尺寸和形状计算原型件的体积，再根据原型件的体积估算出型箱的体积（注意的是依据估计的原型件体积来称取硅胶时要适量，型箱体积小，当然可以降低硅胶的用量节省制模成本，但是会使制作的模具存在缺陷可能性大大增加，也会影响硅胶的使用效果且不利于硅胶模的浇注；体积取得过大，既浪费硅胶增加成本也增加了从硅胶模中取出产品的难度），型箱的体积减去原型件的体积，即得所需硅胶的体积。

（3）混合并抽真空

按硅胶的密度计算硅胶的重量后，将一定重量硅胶和硬化剂的重量按10:1的比例混合，经充分搅拌均匀后放入MK-Mini真空浇铸机里；将浇铸机抽真空，以除去可能引起胶料化学反应的空气及部分胶料搅拌时反应产生的气体产物。

（4）确定分型面、浇口位置

分型面的位置决定了浇注产品能否顺利脱模以及产品浇注质量的好坏。在有凸台、侧凹、中空等复杂结构的零件，尤其对分型面的位置要求高，一般原则是取最大截面分型面。对于该车灯壳选取下表面为分型面，并在分型面上贴上胶纸。

分型面的位置与浇口位置又有一定的关联性，总是在先确定分型面的条件下，适当选择浇注口的定位，基本原则是应该路径最短（从浇口到达型腔最边缘的距离）和距离均衡（从浇口到达型腔边缘各处的距离），这样有利于浇注充分，不留死角。为了灯壳上下表面美观，并有足够的光学性能，灯壳上下表面不能有浇口钉的痕迹，故此处浇口位置只能选取在原型件的端面位置，不能选上下表面，进而影响制件外观及功能。

（5）硅胶浇注

将原型件固定在型箱的合适位置，把事先准备好的硅胶小心地从型箱的侧壁缓缓倒入，直到硅胶全部浸没原型件。

（6）排气固化、烘干硬化

把充满硅胶的型箱放入MK-Mini密封箱中，做抽真空处理（排气处理），其主要目的是清除残存在胶料中的气泡。此气泡不仅对最终的硅胶模型的强度、硬度有极大的影响，还会在模型表面产生缩松、气孔等缺陷。抽真空的真空度可以在5%左右，并且保持排气状态约40-50分钟时间，然后将充满硅胶的型箱（此时硅胶已经固化）从真空室里取出，放入电烤箱中加热烘干，以便型箱中的硅胶加速硬化，此处烘干既有缩短时间提高效率，又有提高硬化质量的含义。

（7）脱模

打开型箱，取出硬化后的硅胶体，再通过浇注口通入压缩空气，或者铜锤敲击，力图使模具与原型件之间不黏牢，方便进一步脱模动作的进行。

在分型面作出分割线标记后，再用锋利的美工刀按分割线标记切开硅胶模。注意①小刀切割位置及走向应该与分型面分割线标记尽可能贴近。②为防止浇注时模具的错位，切割模具时，切口应切成锯齿状。然后利用工具将原型件取出后，将硅胶上残留的胶带和硅胶屑去掉，硬化了的上下两半的灯壳硅胶模型就制造成功了。

3.产品的制作

把制作好的两半硅胶模具（模型），做合型操作并用夹具固定。把产品材料放入浇注机的漏斗中，起动机器。通过浇口流道浇注，浇注完成后，经过保持一定时间，然后取出模具开模，烘干固化后，产品就被制造出来了。

三、结束语

众所周知，形状结构复杂的制件，其金属模具制造过程繁复，不仅时间长，而且成本高。采用上述快速硅胶制模技术，产品设计开发快、成本低，自适应能力强，特别适用于有制件原型件的场合。其主要的缺点是模具强度较金属模具差，寿命短，故较适用于单件生产或者小批量生产的场合。

参考文献

[1]孟小文.快速制模技术的应用[J].同济大学机械工程学院.

[2]MK-Mini真空浇铸机说明书[M].

作者简介：蒋洪斌，江苏宜兴人，1989年7月毕业于东南大学，工学学士，讲师，现供职于无锡机电高等职业技术学校，机动工程系CAD/CAM专业负责人，主编《计算机辅助设计实训》教材，主要从事机电类专业课程的教学及研究工作。