用快速原型制母模,澆注蠟、硅橡膠、環氧樹脂、聚氨酯等軟材料,可構成軟模具。例如,金屬與環氧樹脂的混合材料在室溫下呈膠體狀,能在室溫下澆注和固化,因此特別適合用來復制模具。用這種合成材料制造的注射模,其模具使用壽命可達50~5000件。用室溫固化硅橡膠制作注射模時,壽命一般僅為10~25件。采用硫化硅橡膠模作低熔點合鑄造時,模具壽命一般為200~500件。
用快速原型制作母模或軟模具與熔模鑄造、陶瓷型精密鑄造、電鑄、冷噴等傳統工藝結合,即可制成硬模具,能批量生產塑料件或金屬件。硬模具通常具有較好的機械加工性能,可進行局部切削加工,以便獲得更高的精度,并可嵌入鑲塊、冷卻部件和燒道等。
(1)硅膠模具 以原型為原樣件,采用硫化的有機硅橡膠澆注,直接制造硅橡膠模具,并且由于硅橡膠具有倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件來說,制作澆注完成均可直接取出,這是其相對于其他模具的獨特之處。其工藝過程為:制作原型,對原型表面處理,使其具有較好的表面粗糙度→固定放置原型、模框,在原型表面涂脫模劑→將硅橡膠混合體放置在抽真空裝置中,抽出其中的氣泡,澆注硅橡膠混合體得到硅橡膠模具→硅橡膠固化→沿分型面切開硅橡膠,取出原型,即可得到硅橡膠。如發現模具具有少數的缺陷,可用新調配的硅橡膠修補。
(2)樹脂型復合模具 這種方法是以液態的環氧樹脂與有機或無機的材料復合作為基體材料,并以原型為基準澆鑄模具的一種制模方法。其工藝過程為:原型的制作及表面處理→設計制作模框→選擇和設計分型面→在原型表面刷脫模劑(包括分型面)→刷膠衣樹脂,目的是防止模具表面受摩擦、碰撞、大氣老化和介質腐蝕等,使得模具在實際使用中安全、可靠→澆注凹模→當凹模制造完成后,倒置,同樣需在原型表面及分型面上均勻涂脫模劑及膠衣樹脂→分開模具,在常溫下澆注的模具,一般1~2天基本固化定型,即能分模、取出原型、修模。
低于具有高耐熱性、高耐磨性的金屬樹脂來說,常溫固化的環氧樹脂常不能滿足要求,為此需先用高溫固化的環氧樹脂。這對于用光敏樹脂制作的原型來說,勢必帶來問題。因為其在70~80℃開始軟化,為此需用一個過渡模芯。過渡模芯常用環氧樹脂、石膏、硅橡膠、聚氨酯等,以石膏和硅橡膠模芯較多。這種環氧樹脂模具制造技術具有工藝簡單、模具傳導率高、強度高及型面不加工的特點,適宜于塑料折射模、薄板拉深模、吸塑膜和聚氨酯發泡成形模具。
(3)電弧噴涂模 以原型為樣模,將熔化金屬充分霧化后以一定的速度噴射到樣模表面,形成模具型腔表面,背襯充填復合材料,用填充鋁的環氧樹脂或硅橡膠支撐,將殼與原型分離,得到精密的模具,并加入澆注系統和冷卻系統等,連同摸架構成注射模具。其特點是工藝簡單、周期短;型腔及表面精細花紋一次同時形成;省去了傳統模具加工中的制圖、數控加工的熱處理等昂貴、費時的工序,不需機加工;模具尺寸精度高,縮短了周期,節約了成本。
(4)化學黏結陶瓷澆注型腔模具 其工藝過程為:用快速原型系統制作母模→澆注硅橡膠、環氧樹脂、聚氨酯等軟材料,構成軟模→移去母模,在軟模中澆注化學黏結陶瓷(CBC,陶瓷基合成材料)型腔→在205℃下固化CBC型腔→型腔表面拋光→加入澆注系統和冷卻系統等→小批量生產用注射模。這種化學黏結陶瓷型腔的壽命約為300件。
(5)用陶瓷或石膏模澆注塑鋼或鐵型腔 其工藝過程為:用快速原型系統制作母模→
澆注硅橡膠、環氧樹脂、聚氨酯等軟材料,構成軟模→移去母模→在軟模中澆注陶瓷或石膏模→澆注鋼或鐵型腔→型腔表面拋光→加工澆注系統和冷卻系統等→批量生產用注射模。
陶瓷型鑄造的優點在于工藝裝備簡單,所得鑄型具有極好的復印性和較小的表面粗糙度以及較高的尺寸精度。它特別適合于零件的小批量生產、復雜形狀零件的整體成形制造、工模具制造以及男加工材料成形。
(6)熔模鑄造法制造鐵/鋼模
①僅制作單件鐵/鋼型腔的工藝過程為:用快速原型系統制造母模→浸母模于陶瓷砂液,形成模殼→在爐中固化模殼,燒去母模→在爐中預熱模殼→在模殼中澆注鋼或鐵型腔→
型腔表面拋光→加入澆注系統和冷卻系統等→批量生產用注射模。
②制造多件鐵/鋼型腔的工藝過程為:用快速原型系統制造母模→用金屬表面噴鍍,或鋁基合成材料,硅橡膠、環氧樹脂、聚氨酯澆注法,構成蠟膜的成型模→在成形模中,用熔化蠟澆注蠟膜→進蠟膜于陶瓷砂液,形成模殼→在爐中固化模殼,熔化蠟膜→在爐中預熱模殼→在模殼總澆注鋼或鐵型腔→型腔表面拋光→加入澆注系統和冷卻系統等→批量生產用注射模。
它的優點在于可以利用原型制造形狀非常復雜的零件。
(7)化學黏結鋼粉澆注型腔模 其工藝過程為:用快速原型系統制造紙質母模→澆注硅橡膠、環氧樹脂、聚氨酯等軟材料,構成軟模→與母模分離→在軟模中澆注化學黏結鋼粉型腔,在爐中燒除型腔內的粘結劑,澆注鋼粉→型腔滲銅→型腔表面拋光→加入澆注系統和冷卻系統等→批量生產用注射模。