一、引言

    隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的形成，制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，如何縮短生產(chǎn)周期，降低成本就成了制造業(yè)追求的目標(biāo)，因此必須提高產(chǎn)品開發(fā)的速度和制造技術(shù)應(yīng)用的靈活性。

    以快速原型方法為依托的快速模具制造技術(shù)（RT）就是適應(yīng)這種市場(chǎng)需求，能快捷、方便地制作工具和模具的一種新型技術(shù)。以快速成形技術(shù)為基礎(chǔ)的快速制模技術(shù)，是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，是傳統(tǒng)的制模方法與快速成形技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，快速制模技術(shù)從產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)到原型件模型的制作，直到產(chǎn)品模具的制造、產(chǎn)品的生產(chǎn)都顯示出了無(wú)比的優(yōu)越性。從古代的手工制作到后來(lái)的CAD畫圖，再到現(xiàn)在的RT，它的發(fā)展也就形成了一個(gè)綜合的制造系統(tǒng)。圖1就是制造系統(tǒng)中RT的發(fā)展和制造工藝流程圖。

二、車燈殼的硅膠制模

    基于快速原型技術(shù)的快速制模技術(shù)分為直接模具快速制造和間接模具快速制造兩種，而間接快速模具制造又分為軟質(zhì)模具制造和硬質(zhì)模具制造。真空澆鑄技術(shù)是快速原型/快速制模技術(shù)領(lǐng)域中較新的技術(shù)，常用于軟質(zhì)模具制造。下面就介紹用真空澆鑄技術(shù)來(lái)制造車燈殼硅膠模的過程。

    1. 試驗(yàn)設(shè)備

    所用設(shè)備包括MK-Mini真空澆鑄機(jī)、太陽(yáng)能電子天平、靜音空壓機(jī)、脫模工具和耗材。模具制作材料用硅膠T2和硬化劑（一般按10:1的比例配制）。

    2. 硅膠模的制作過程

    (1)原型表面處理

    用一般的快速原型成形方法制作的車燈原型件，其疊層斷面之間一般常存在縫隙或凹凸不平的臺(tái)階紋，通常需要進(jìn)行防滲處理、強(qiáng)化處理以提高原型的抗?jié)裥�、抗熱性和尺寸穩(wěn)定性。同時(shí)，要對(duì)原型表面進(jìn)行清潔以提高表面的光滑程度，只有原型表面足夠光滑，才能保證制作的硅膠模型腔的光潔度，進(jìn)而確保翻制的產(chǎn)品具有較高的表面質(zhì)量和便于從硅膠模中取出。

圖1 RT的發(fā)展和制造工藝流程圖

    (2)硅膠和固化劑計(jì)量，混合并抽真空

    首先依據(jù)原型件（車燈殼）的尺寸和形狀估計(jì)原型件的體積，再計(jì)算出型箱的體積，兩者相減即得所需硅膠的體積。根據(jù)硅膠的密度計(jì)算硅膠的重量和硬化劑的重量（兩者比例約為10:1），然后混合并放入MK-Mini真空澆鑄機(jī)里抽真空，這主要是除去膠料攪拌時(shí)混入的空氣及部分反應(yīng)產(chǎn)物。在這個(gè)過程中需要注意的是依據(jù)估計(jì)的原型件體積來(lái)稱取硅膠時(shí)要適量，型箱體積取得過小，可以降低硅膠的用量節(jié)省制模成本，但是會(huì)影響硅膠的使用效果且不利于硅膠模的澆注，從而使制作的模具存在缺陷；體積取得過大，既浪費(fèi)硅膠增加成本也增加了從硅膠模中取出產(chǎn)品的難度。

    (3)選取分離面、貼膠紙并制作澆口

    采用真空澆注技術(shù)原則上不管多復(fù)雜的零件，包括凸、側(cè)凹零件，都能成形，關(guān)鍵的問題是要正確、精確地確定分離面的位置，因?yàn)樗�直接影響著澆注產(chǎn)品能否順利脫模以及產(chǎn)品澆注質(zhì)量的好壞。澆注口的定位應(yīng)該使得樹脂到達(dá)型箱各個(gè)邊緣的路徑長(zhǎng)短相同，這樣有利于澆注，甚至有可能省掉澆冒口。

    澆注口通道位置的固定件最好用光滑的圓桿，通常使用硅膠棒。對(duì)于該車燈殼選取下表面為分離面，并在分離面上貼上膠紙，然后用硅膠棒制作澆口。澆口位置只能選取端面位置，不能選上下表面，因?yàn)檫@樣會(huì)影響車燈的表面光潔度和光學(xué)性能，從而影響質(zhì)量。

    (4)硅膠澆注再抽真空固化并烘干

    把排氣過的硅膠小心地從側(cè)面倒入型箱，硅膠沿著一側(cè)的箱壁進(jìn)入型箱，直到原型件全部沒入硅膠內(nèi)。把型箱放入 MK-Mini系統(tǒng)中，再次進(jìn)行抽真空，目的主要是脫去在澆注時(shí)因吸附或受堵面殘存在膠料中的氣泡。這些氣泡對(duì)模具質(zhì)量有極大的影響，脫除不徹底會(huì)在模具表面產(chǎn)生氣孔等缺陷。對(duì)此排氣進(jìn)行的時(shí)間大約50分鐘，將硅膠從真空室里取出放烤箱中烘干，對(duì)硅膠進(jìn)行加速硬化。

    (5)脫模

    在硅膠硬化后，模具就可打開了。在打開之前通過澆注口通入壓縮空氣，使得模具與原型件分開，便于下一步脫模。

    首先用筆在分離面畫出波浪線的分割線，再用小刀按波浪線切開硅膠模。由于硅膠的透明性，小刀切割的過程可以很清楚地看到。這里要注意小刀在盡可能地對(duì)著分離面，以防切開的截面與分離面離得太遠(yuǎn)。為防止?jié)沧�時(shí)模具的錯(cuò)位，切割模具時(shí)，切口應(yīng)切成鋸齒狀。然后利用脫模工具將原型件取出后，將硅膠上殘留的膠帶和硅膠屑去掉，從而車燈的硅膠模具就制作出來(lái)了。

    利用這個(gè)模具就可以制作出許多色樣但形狀相同的車燈殼產(chǎn)品了。在實(shí)驗(yàn)中制作的硅膠模具圖樣如圖2所示。

圖2 真空澆鑄技術(shù)制作的硅膠模具

    3. 產(chǎn)品的制作

    把制作好的兩半硅膠膜具蓋上并用釘針固定。先抽真空然后再放入真空澆注機(jī)中，使?jié)沧⒖趯?duì)準(zhǔn)漏斗嘴，把產(chǎn)品材料放入Mini澆注機(jī)的杯中，起動(dòng)機(jī)器。通過澆道澆注，完后取出模具進(jìn)行烘干，待固化后，再取出模具開模，這樣產(chǎn)品就被制造出來(lái)了。產(chǎn)品可以根據(jù)需要選擇不同的顏色，產(chǎn)品的原型件和復(fù)制件如圖3所示。從實(shí)驗(yàn)中可知，采用這種快速制模技術(shù)制作的產(chǎn)品無(wú)論是在質(zhì)量、式樣、還是表面精度，與原型件相比都好不遜色，完全能滿足快速生產(chǎn)的要求。

圖3 車燈原型件和通過真空澆注技術(shù)制造的產(chǎn)品

三、結(jié)束語(yǔ)

    由實(shí)際工程制造可知，采用快速制模技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)快、成本低，適合柔性生產(chǎn)，產(chǎn)品制造靈活。快速原型和快速制模技術(shù)相比，快速制模優(yōu)點(diǎn)更多。利用此工藝可以制作多個(gè)樣件，很適合于實(shí)行單個(gè)生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)，能適應(yīng)市場(chǎng)的多方面需求，而且在精度和壽命均能滿足特定的功能需要。與傳統(tǒng)方法相比，用RT方法可節(jié)約近1/2的時(shí)間，而且工藝簡(jiǎn)單、易于推廣。