这篇文章深入探讨了优化真空复模设计的关键考虑因素和最佳实践。
真空复模，也称为聚氨酯铸造，是一种用于小批量生产的方法。它生产的零件质量与注塑成型相似，但交货时间要短得多。该工艺非常适合使用各种热塑性塑料、橡胶和树脂制造小批量的塑料或橡胶零件。
真空复模工艺与特点
真空复模是如何工作的？
硅胶真空复模工艺涉及三个主要阶段：
- 使用 3D 打印（通过 SLA 或 SLS）或 CNC 加工创建主模型。
- 通过将液态硅胶橡胶浇注在主图样周围，并在真空室中固化，构建硅胶模具。
- 将树脂倒入模腔中，生成类似生产的复制品。与其他制造技术相比，这种方法提供了更大的自由度和灵活性，适用于零件生产。
真空复模的特点
| 最大尺寸 | 最高可达 2000 x 1000 mm |
|---|---|
| 真空复模材料 | 超过 10 种刚性和橡胶类似的塑料，阻燃（UL94-V0），食品级，模仿玻璃填充材料 |
| 表面 | 几乎所有类型的 VDI 表面 |
| 壁厚 | 为了获得良好效果，壁厚不超过 3.5 mm |
| 平均模具寿命 | 10-20 次成型 |
真空复模过程注意事项
在真空复模生产过程中，有几个重要的考虑因素需要注意：
- 表面质量：硅胶模具能够复制即使是最小的细节。因此，消除表面缺陷对于获得完美的表面处理和光滑的表面纹理至关重要。
- 模具寿命：硅胶模具随着使用会逐渐退化。根据零件的复杂性和材料的选择，模具的平均使用寿命大约为 10-20 次。
真空复模设计技巧
为了充分利用这一技术，确保您的3D模型紧密遵循一系列几何建议是非常重要的。
壁厚
均匀的壁厚对于成功的真空复模至关重要。壁厚的变化会导致冷却和固化速度不均，可能会导致零件变形或出现薄弱点。
一般来说，我们建议小型到中型零件的最小壁厚为0.75 mm至1.5 mm，而较大的零件则需要更大的厚度。然而，最佳壁厚可能取决于您的具体项目和所选材料。
加强凸台（Bosses）
加强凸台的最小高度和直径应保持在1 mm，而其壁厚不应超过标称厚度的60%，以减少塌陷现象。
肋条（Ribs）
肋条可以增强强度并减少大面积平面区域的翘曲。为了减轻收缩和下沉效应，肋条的厚度应小于壁厚。专家建议将肋条厚度保持在标称壁厚的60%以下，并且肋条的高度应限制在其厚度的三倍以内。
肋条添加到平面上的示例
倒扣（Undercuts）
倒扣和悬垂部分在模具和铸造过程中会带来挑战，因为它们隐藏在模具内或延伸超过空腔。然而，真空复模在处理这些特征方面比其他制造技术更为高效。
为真空复模设计具有倒扣或悬垂的零件会影响模具的复杂性，并可能需要额外的考虑或调整。
这些特征的深度通常是从工具表面测量的，并可能妨碍工具组件的提取。为了避免这个问题，建议倒扣的深度不超过15 mm。
浮雕细节（Embossed Details）
凹陷或浮雕的文本和标志应具有至少1 mm的深度或高度，并且宽度应为1 mm，以确保可见性。为了优化可见性，应保持字母之间至少1 mm的间距。
拔模角（Draft Angles）
拔模角在真空铸造中至关重要。它们是指零件设计中垂直壁面的轻微锥形，使模具开口比底部略大。这对于零件从模具中顺利脱出至关重要，可以最小化损坏的风险。
在设计中建议采用1到2度的拔模角，尽管理想角度会根据零件的几何形状和材料有所不同。加入拔模角有助于延长模具寿命，并提高铸件的质量。
最佳设计实践总结
| 壁厚 | 至少 0.75-1.0 毫米 |
|---|---|
| 凸起 | 最小高度 1.0 毫米；最小直径 1.0 毫米 |
| 凸起的壁厚 | 不超过壁厚的 60% |
| 肋厚 | 不超过壁厚的 60% |
| 肋高 | 不超过肋厚的 3 倍 |
| 雕刻和压花细节 | 最小深度 1.0 毫米；最小宽度 1.0 毫米 |
| 拔模角 | 至少 1 到 2 度 |
根据材料属性进行设计
在真空复模中，材料的选择至关重要，它对设计结果有着显著影响。材料的柔韧性、强度和耐温性等差异需要在零件设计过程中仔细考虑。
对于具有高柔韧性的材料，评估设计是否能在不影响功能的情况下承受可能的弯曲。相反，对于刚性材料，要避免应力集中，避免引发裂纹或故障。
成功的设计不仅考虑零件的几何形状，还需考虑它与所选材料特性的相互作用。
注塑模具硬件
真空铸造的应用示例包括在发刷或手持控制器等产品上制造柔软触感的握把。它在开发医疗设备、药物递送系统、消费品和汽车饰件中也很常见。
该过程涉及对不同等级的聚氨酯（PU）材料进行过度注塑，二次注塑是在主注塑完全固化之前进行的。这样可以在材料之间形成坚固的结合，使零件适合进行手动试验。
什么可以通过真空复模进行过度注塑？
通过过度注塑聚氨酯（PU）铸件可以获得最佳效果。然而，我们也可以对CNC加工的塑料或金属零件进行过度注塑，以及对修改过的生产零件进行过度注塑。
插入注塑通常用于集成购买的组件，如螺纹插入件或电气接触件，或车间内加工的零件，特别是在紧密公差要求下。对于需要多个插入件的情况，我们可以CNC加工一个夹具，以确保它们与模具腔体之间的准确定位。
结论
掌握真空复模设计对于确保零件质量、生产效率和项目成功至关重要。通过遵循上述注意事项和最佳实践，工程师和设计师可以充分发挥真空复模技术的潜力。