[发明专利]基于SLS快速成形原理的纸浆模塑吸滤模具制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸浆模塑吸滤模具制造方法，具体地说是一种基于SLS快速成形原理的纸浆模塑吸滤模具制造方法。

背景技术

快速成形技术(Rapid Prototyping&Manufacturing)20世纪80年代起源于日本，很快发展到美国和西欧。该技术是采用逐点或逐层成型方法，一次成型复杂的零部件或模具，不需要任何工装，节约了制造费用，缩短了制造周期，实现了三维制造及其可视化，有利于设计人员、制造人员和用户之间的信息交流。可在设计阶段完成实验研究工作，减少实验周期和材料消耗，从而可以对产品设计进行快速评价、修改、以响应市场需求，提高企业的竞争力，堪称制造领域人类思维的一次飞跃。快速成形技术汇集了计算机、激光、CAD、数控、理化、材料、通信网络等诸多工程领域的先进成果，解决了传统加工方法中的许多难题，它的出现代表着制造技术的又一次重大突破。快速成形技术在航空航天、机械电子以及医疗卫生等领域有着广阔的应用前景，自诞生以来就受到了广泛的重视并迅速成为制造领域的研究热点。随着应用领域的不断扩大，快速成形技术已经成为先进制造技术的重要组成部分。它和六十年代数控技术、八十年代特种加工技术的发展具有同等的意义。

SLS(Selective Laser Sintering)技术是快速成形技术的一个分支。该技术的原理是用计算机控制激光束作用于粉末材料，被扫描区域的粉末(约十分之几毫米)产生化学反应而熔融粘结，形成零件的一个薄层。工作台下移一个层厚的距离，以便粘结固化好的制件表面再敷上一层新的粉末材料，进行下一层的扫描加工，如此反复，直到整个原型制造完毕。该技术具有制造速度快，成本低，材料利用率高等特点，目前已经广泛应用于各个领域母模或功能性零件的生产和制造。将此项技术系统的应用于纸塑模具制造行业，在国内外还都处于试验验证阶段，至今还没有成熟的工艺流程和系统的制造方法。

我国的纸浆模塑技术自八十年代从国外引进至今后，发展迅速，如今已逐步取代难于回收、易于造成白色污染的泡沫塑料，用于包装手机、显示器、笔记本电脑和其他家电产品。2003年2月13日，欧盟正式启运针对电子产品原料、配件及包装物料绿色化的《报废电子电气设备指令》(WEEE)和《关于在电子电气设备中禁止使用有害物质指令》(ROHS)两项法令，加快了全球电子产品的绿色环保进程。而纸制品包材和发泡塑料包材的欧洲环保税率分别是0.18Euro/Kg和0.35Euro/Kg，两者相差约7.5倍。我国是电子产品的加工出口大国，因此，纸浆模塑材料在产品包装领域替代发泡塑料可谓势在必行、前景广阔。

现今的纸浆模塑关键技术和生产成本在于纸塑模具的设计和制造。目前企业中广泛使用数控加工的方法生产出铝合金吸浆模具由于模具材料和加工方式的限制，导致模具设计不准确、结构特征局限、开发成本高、开发周期长。同时由于加工成型后难于进行修改，导致出现模具开发风险大、材料浪费等问题。因此，研究采用新的模具设计方法和模具制造工艺来降低生产成本，提高经济效益，成为众多纸塑企业热切关心和迫切需要解决的问题。

纸浆模塑制品成型工艺与橡胶和塑料制品在模腔内成型大不相同，纸浆模塑制品成型所采用的纸浆液料是一种只含1％左右纤维的水溶液，成型过程中必须除去大部分的水分，使纸浆纤维附着在成形模具表面从而形成纸坯。成型模具结构由凸模、凹模、网模(滤网)等组成，其中凸模(即吸滤模具)和网模是纸模成型模具的关键。网模是由直径0.15mm～0.25mm的丝网(金属或塑料)编织而成，网目数一般在45～60目之间。网模通过焊接或粘结的方式依附于凸模表面，凸模表面布满直径大小为2～4mm的透气通孔。凸模通过模具座安装在成型机的模板上，凸模背部与模具座之间形成一定空间的背腔，模板的另一面安装有气室，气室与背腔相通，气室壁上设有两个通压缩空气或抽真空的通道。真空吸附成型时，气室内形成300Pa～650Pa的真空，于是纸浆纤维附着在网模表面形成含水量在70％～75％的湿纸坯。初成型的湿纸坯吸附在网模上，强度很低，必须依靠另外一个与之对应的凹模合模之后，使湿纸坯置于合模后的模腔内，利用压力差使之转移，最后送入烘干设备中进行烘干。

目前，纸浆模塑行业吸滤模具的制造大都采用CNC加工的方法生产铝合金模具，开发周期长，开发成本高。由于吸滤模具表面需要布满透气通孔，因此在模具加工出来以后，还要采用人工打孔的方式钻取透气通孔，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于SLS快速成形原理的纸浆模塑吸滤模具制造方法，以提高纸浆模塑吸滤模具的制造精度和效率。