采用硅橡胶模具制造塑料原型

本文主要介绍了如何通过逐步指示将您从母模制造转变为模具制造和塑料零件注塑制造。原型制造的出现已有多年的历史，但在这个词的前面加上快速一词后，它创造了一个新的行业——快速原型制造。

随着全球经济竞争的日益激烈，添加法生产技术的出现也是其不可避免的发展趋势。目前，原型制造工艺采用了一种质优价廉的生产方法，即用硅橡胶模具浇铸尿烷塑料零件。今天的尿烷塑料和模具制造技术，为原型制造奠定了应有的基础。本文简要介绍了目前应用的技术。该技术采用5步 工艺，用硅橡胶模具优质尿烷塑料零件。

创建母模

工艺的第一步是创建母模。过去，母模是在粘土、木材或塑料模型车间制造的。今天，我们可以使用快速原型制造（RP）帮助创建母模的技术。这些技术包括三维平版印刷技术D选择性激光烧结技术，采用系统Stratasys熔合沉积技术，利用物体几何形状PolyJet技术，Z公司3DP技术及采用CNC数控机床加工生产的母模。

图1 从图中可以看出，尿烷塑料铸件仍留在模具中。 当我们使用手工铸造尿烷塑料时，我们通常使用叠箱铸造模具

在创建母模的过程中，除了使用CNC除了数控机床加工的特殊情况外，快速原型制造技术还采用了层压加工技术。为了保证聚氨酯注塑件的质量，在大多数情况下，零件需要进一步的精加工。所谓的精加工，一般采用砂纸抛光、填充和油漆处理，以达到均匀光滑的表面或所需的具体效果。

图2 尿烷塑料铸件由二合一模具铸造

设计模具

1.设置

在制造模具之前，应首先考虑模具的通风孔和铸造口。通风孔和铸造口的形成必须能够控制注入模具的尿烷流量。特定模具所要求的铸造口的尺寸和位置取决于母模具的体积和形状。体积越大，铸造口的面积就越大。此外，还包括其他因素，如母模具的壁厚、铸造复合熔体的粘度和适用期。

为了防止模具移位，模具定位器对模具两部分的精度比较非常重要，只有精度定位才能保证精度零件的生产。在模具上添加定位器可以使用几种不同的方法。较简单的方法是在模具的第一面切割一个槽。当模具的另一面铸造时，会形成相反的压印。在建立模具第一面结构时，可以放置模具定位器。固化后，将这些定位器移走，然后铸造模具的第二面。

2.硅橡胶的选择

用于快速原型制造和模具制造的硅橡胶可以分为两种方式：添加固化（铂基）和浓缩固化（锡基）。添加固化硅的特点包括：

(1)室温下固化时，实际上没有收缩； (2)加热可加速固化； (3)具有较好的耐化学性； (4)内壁的完整性一般采用较高的硬度。

浓缩固化硅的一些特性包括：

(1)突出的抗抑制特性； (2)固化率可采用催化剂基础混合比调节； (3)单级叠箱铸模性能优异； (4)在复杂零件的脱模过程中，采用较低的硬度来满足灵活性的需要。

硅橡胶还能承受390~590 F铸造温度的能力。

在选择硅橡胶时，应考虑硅橡胶的抗抑制性能作为主要指标。硅橡胶的抑制性是由成型母模或母模上的某些污染物引起的。这些污染物会削弱或终止硅橡胶固化所需的交叉耦合，影响母模的粘附性，或使整个模具缺乏固化特性。

目前发现抑制材料主要包括含硫制模粘土和天然橡胶arnincs材料、氯丁橡胶、未密封木材和纸杯包装的石蜡。如果您有任何问题，建议使用皮肤接触试验进行识别。如果橡胶粘在推荐的硫化时间后仍未完全固化，则会产生抑制。

为了防止抑制问题，标准的方法是使用屏障涂层。屏障涂层实际上是一种喷涂在母模上的涂层，以防止抑制材料与未硫化橡胶接触。可接受的涂层可为聚乙烯醇、丙烯酸喷涂层或底漆。

图3 SLA母模由经验丰富的模具制造商进行进一步的精加工。 然后创建硅橡胶模具和铸造尿烷塑料零件（见图中黑色尿烷塑料零件）

制造模具

硅橡胶模具可在母模制成后制作。硅橡胶较重要的特点是 精度。硅橡胶因其极高程度而广为人知。 性能。而且硅橡胶灵活性高，可以用不同的方式制造模具。

1.叠箱铸模

有一种模具叫单级模具或叠箱铸模。这种模具要求原型制造商在模具箱中悬挂母模。然后用硅橡胶填充零件周围，直到模具箱装满。橡胶固化后，模具可以用刀切成两半。用这种方法切割模具可以使模具形成分型线，加上波纹，以确保模具的两半完全对齐。这是制造硅橡胶模具较快、成本效益较好的方法。

二、二合一模具

多级模具或二合一模具是一种劳动密集型产品，其制造比单级模具支付更多的劳动力，但由于其分型线，更容易控制，模具稳定性更好，适合铸造大型零件。粘土造型用于制造多级模具，模具的两半之间有分型线。然后制作一个模具箱，母模的一半用硅橡胶填充。第一次注入硅橡胶固化后，将模具翻过来，去除形状粘土，然后从箱框中取出硅橡胶模具。可更换箱框，然后浇铸模具的另一半，等待其固化(见图2)。

3.表皮铸模

大型零件采用表皮铸模或粉刷成型技术，一般切口较深或立壁较高，或两者兼有。模具制造商在制时，模具制造商首先使用硅橡胶和催化剂混合物预涂层。该涂层应在母模上浇铸或粉刷。如果涂层表面现气泡，可采用空气喷吹法和手动清除气泡。预涂层粘结后，均匀涂一层硅橡胶。这种涂层技术需要连续进行，直到涂层厚度达到3/8in（1in=25.4mm）为止。增加涂层数量有助于提高其抗撕裂性。硅橡胶固化后，制作模具箱，用石膏材料或尿烷泡沫材料支撑表皮铸模周围的钢筋。

4.配料及除气

当原型制造商确定制造哪种模具和使用哪种硅橡胶时，是时候准备用于模具制造的硅橡胶材料了。两种材料的重量（硅基和催化剂）必须根据制造商的指示和正确的比例准确地称为。

配料中使用的塑料容器应比原材料大4~5倍。只有这样，原材料在真空除气时才能有足够的膨胀空间。不使用自动配料设备时，建议对所有硅橡胶进行真空除气。

该工艺的目的是去除材料混合中产生的气泡，以免影响表面形状 。而且接近母模的气泡会在这里形成空洞。浇铸材料(注入尿烷时) 突出部分出现在零件上，增加了清洗过程和清除飞边的时间。钟形容器或真空室混合材料的除气需要29in汞柱的压力将其内部抽真空。液体会产生泡沫，并大量上升到表面。较后，材料中的气泡被真空去除，膨胀材料恢复到原来的水平。

这是模具生产中一个非常重要的过程步骤，只需要几分钟，但这是值得的。然后从真空室取出熔融材料，注入模具箱框。首先从较低点注入，让硅橡胶沿母模流动。不要将硅橡胶直接浇在母模上。因为这可能会导致波浪效应，使潜在空气进入硅橡胶。铸造应继续进行，直到硅橡胶达到模具箱顶部或至少超过母模1in。然后把模具放在一边，按照厂家的指示固化。模具固化后，将模具的两半分开，或将叠箱铸模切割分开，建立分型线，然后取出母模。此时，模具已准备就绪，等待尿烷塑料熔液浇铸。

浇铸尿烷塑料件

1.选用

随着硅橡胶模具的普及，尿烷制造商开始生产各种尿烷塑料零件。肖氏硬度为10A~85D，持续加压时间为45~60s，脱模时间为5min。其它尿烷塑料的工作温度为225~300 F。 所选因素应包括：硬度（硬度计测定）、抗拉强度、冲击强度、延伸率、热偏离温度和清晰度。所有尿烷制造商都提供了详细的规格表，以帮助客户购买其产品。

2.浇铸

在开始铸造过程之前，在模具的每个表面喷涂一层脱模剂。然后关闭模具，用紧固带、橡胶带或螺钉通过木框架固定模具的两部分。由于大多数尿烷材料由树脂和硬化剂组成，这两种材料必须在容器中搅拌均匀，看起来像硅橡胶。在除气过程中，应使其膨胀，但速度不宜过快。然后将混合物放入真空室，开始除气。在这个过程中，材料会再次起泡和漂浮。去除气泡后，材料的体积恢复到原来的水平。将尿烷熔液以较小的流量注入模具的浇口。尿烷熔液通过通风孔溢出，直到浇口填满。

在这一点上，应该注意的是，建议在第二次进入真空室时，不要混合任何空气。如果没有真空室，可以将模具放入80~110的压力罐中psi在压力下固化，直到尿烷达到凝胶时间。任何气泡或孔都可以通过压力室压缩到极小的尺寸，只有这样才能生产出没有孔和气泡的零件。

为了加快固化过程，允许将模具放入加热炉中进行加热和固化。固化过程完成后，将模具的两半分开 零件脱模取出。重复这个过程可以铸造和生产更多的零件。采用此工艺在硅橡胶模具中铸造，可生产约20个零件。然而，根据零件的不同复杂性，其生产量保持在此范围内（见图3）。

3.注塑成型法

正如前面提到的，尿烷制造商开发了尿烷塑料，称为快速铸造或快速成型。这些特殊的尿烷材料凝胶时间为40~60s，脱模时间只有5min。另一个优点是热偏离温度高，提高了模具的使用寿命。采用这种尿烷材料，原型制造商每天可铸造15~30个零件，使整体产量达到数百个零件。

铸造这些零件的方法与叠箱铸造技术基本相同。区别在于增加了一个额外的浇口，可以从底部到顶部填充模具腔。一旦模具切割成两半，需要在模具的每个表面喷涂一层脱模剂，然后用紧固带、胶带、钉子或夹紧装置固定。

下一步是将尿烷材料放入容器中，容器中有两个独立的圆筒，分别装有树脂和硬化剂。然后将容器放入类似填缝枪的喷枪中，用手动或空气压力操作。精心制作的喷雾系统可从市场上购买，包括其可变混合比、线路加热器，或按要求专门制作。在容器的一端增加静态混合喷嘴，使树脂和硬化剂完全混合。尿烷熔液在低压条件下注入模具，直至从通风口溢出。将模具放入压力箱中，以帮助去除材料中的气泡。大约需要5min准备打开模具。

精加工尿烷塑料零件

零件 较后阶段是零件的精加工。加工原型零件的方法是：首先切除浇口、通风口和零件上可能出现的飞边。用细锉和砂纸打磨粗糙的表面，使其光滑。如果零件上有空洞，可以用精细的点补工具和混合尿烷材料填充空洞。材料固化后，用钢锉或细砂纸打磨多余的材料。

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