這篇文章深入探討了優化真空複模設計的關鍵考慮因素和最佳實踐。
真空鑄造，也稱為聚氨酯鑄造，是一種用於小批量生產的方法。它生產的零件質量與注塑成型相似，但交貨時間要短得多。該工藝非常適合使用各種熱塑性塑料、橡膠和樹脂製造小批量的塑料或橡膠零件。
真空鑄造工藝與特點
真空鑄造是如何工作的？
矽膠真空鑄造工藝涉及三個主要階段：
- 使用 3D 打印（通過 SLA 或 SLS）或 CNC 加工創建主模型。
- 通過將液態矽膠橡膠澆注在主圖樣周圍，並在真空室中固化，構建矽膠模具。
- 將樹脂倒入模腔中，生成類似生產的複製品。與其他製造技術相比，這種方法提供了更大的自由度和靈活性，適用於零件生產。
真空鑄造的特點
| 最大尺寸 | 最高可達 2000 x 1000 mm |
|---|---|
| 真空鑄造材料 | 超過 10 種剛性和橡膠類似的塑料 |
| 阻燃（UL94-V0），食品級，模仿玻璃填充材料 | |
| 表面 | 幾乎所有類型的 VDI 表面 |
| 壁厚 | 為了獲得良好效果，壁厚不超過 3.5 mm |
| 平均模具壽命 | 10-20 次成型 |
真空鑄造過程注意事項
在真空鑄造生產過程中，有幾個重要的考慮因素需要注意：
- 表面質量：矽膠模具能夠複製即使是最小的細節。因此，消除表面缺陷對於獲得完美的表面處理和光滑的表面紋理至關重要。
- 模具壽命：矽膠模具隨著使用會逐漸退化。根據零件的複雜性和材料的選擇，模具的平均使用壽命大約為 10-20 次。
真空複模設計技巧
為了充分利用這一技術，確保您的3D模型緊密遵循一系列幾何建議是非常重要的。
壁厚
均勻的壁厚對於成功的真空鑄造至關重要。壁厚的變化會導致冷卻和固化速度不均，可能會導致零件變形或出現薄弱點。
一般來說，我們建議小型到中型零件的最小壁厚為0.75 mm至1.5 mm，而較大的零件則需要更大的厚度。然而，最佳壁厚可能取決於您的具體項目和所選材料。
加強凸台（Bosses）
加強凸台的最小高度和直徑應保持在1 mm，而其壁厚不應超過標稱厚度的60%，以減少塌陷現象。
肋條（Ribs）
肋條可以增強強度並減少大面積平面區域的翹曲。為了減輕收縮和下沉效應，肋條的厚度應小於壁厚。專家建議將肋條厚度保持在標稱壁厚的60%以下，並且肋條的高度應限制在其厚度的三倍以內。
倒扣（Undercuts）
倒扣和懸垂部分在模具和鑄造過程中會帶來挑戰，因為它們隱藏在模具內或延伸超過空腔。然而，真空鑄造在處理這些特徵方面比其他製造技術更為高效。
為真空鑄造設計具有倒扣或懸垂的零件會影響模具的複雜性，並可能需要額外的考慮或調整。
這些特徵的深度通常是從工具表面測量的，並可能妨礙工具組件的提取。為了避免這個問題，建議倒扣的深度不超過15 mm。
浮雕細節（Embossed Details）
凹陷或浮雕的文本和標誌應具有至少1 mm的深度或高度，並且寬度應為1 mm，以確保可見性。為了優化可見性，應保持字母之間至少1 mm的間距。
拔模角（Draft Angles）
拔模角在真空鑄造中至關重要。它們是指零件設計中垂直壁面的輕微錐形，使模具開口比底部略大。這對於零件從模具中順利脫出至關重要，可以最小化損壞的風險。
在設計中建議採用1到2度的拔模角，儘管理想角度會根據零件的幾何形狀和材料有所不同。加入拔模角有助於延長模具壽命，並提高鑄件的質量。
最佳設計實踐總結
| 壁厚 | 至少 0.75-1.0 毫米 |
|---|---|
| 凸起 | 最小高度 1.0 毫米；最小直徑 1.0 毫米 |
| 凸起的壁厚 | 不超過壁厚的 60% |
| 肋厚 | 不超過壁厚的 60% |
| 肋高 | 不超過肋厚的 3 倍 |
| 雕刻和壓花細節 | 最小深度 1.0 毫米；最小寬度 1.0 毫米 |
| 拔模角 | 至少 1 到 2 度 |
根據材料屬性進行設計
在真空鑄造中，材料的選擇至關重要，它對設計結果有著顯著影響。材料的柔韌性、強度和耐溫性等差異需要在零件設計過程中仔細考慮。
對於具有高柔韌性的材料，評估設計是否能在不影響功能的情況下承受可能的彎曲。相反，對於剛性材料，要避免應力集中，避免引發裂紋或故障。
成功的設計不僅考慮零件的幾何形狀，還需考慮它與所選材料特性的相互作用。
注塑模具硬體
真空鑄造的應用範例包括在發刷或手持控制器等產品上製造柔軟觸感的握把。它在開發醫療設備、藥物遞送系統、消費品和汽車飾件中也很常見。
該過程涉及對不同等級的聚氨酯（PU）材料進行過度注塑，二次注塑是在主注塑完全固化之前進行的。這樣可以在材料之間形成堅固的結合，使零件適合進行手動試驗。
什麼可以通過真空鑄造進行過度注塑？
通過過度注塑聚氨酯（PU）鑄件可以獲得最佳效果。然而，我們也可以對CNC加工的塑料或金屬零件進行過度注塑，以及對修改過的生產零件進行過度注塑。
插入注塑通常用於集成購買的組件，如螺紋插入件或電氣接觸件，或車間內加工的零件，特別是在緊密公差要求下。對於需要多個插入件的情況，我們可以CNC加工一個夾具，以確保它們與模具腔體之間的準確定位。
結論
掌握真空鑄造設計對於確保零件質量、製造效率和項目成功至關重要。通過遵循上述注意事項和最佳實踐，工程師和設計師可以充分發揮真空鑄造技術的潛力。