一、概況
環(huán)氧樹(shù)脂模具又稱(chēng)樹(shù)脂模具，它具有制造周期短、成本低、特別適合形狀復(fù)雜的制品和產(chǎn)品更新?lián)Q代快速的工業(yè)領(lǐng)域;因此，在國(guó)外先進(jìn)國(guó)家已得到廣泛的應(yīng)用，特別在汽車(chē)制造業(yè)、玩具制造業(yè)、家電制造業(yè)、五金行業(yè)和塑料制品等工業(yè)系統(tǒng)使用得更為普及。環(huán)氧樹(shù)脂模具按不同的結(jié)構(gòu)和用途，采用各種性能的環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、增韌劑和填料(鐵粉、鋁粉、硅微粉、重晶石粉等)等配制成模具樹(shù)脂，同時(shí)以玻璃纖維布和碳纖維布作增強(qiáng)材料而制成的。
環(huán)氧樹(shù)脂模具按不同用途和技術(shù)要求，能設(shè)計(jì)出不同的環(huán)氧模具樹(shù)脂配方組份。從國(guó)內(nèi)、外環(huán)氧樹(shù)脂模具實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，環(huán)氧樹(shù)脂適合于制作以下幾種類(lèi)型的模具，在冷壓模具方面有：彎曲模、拉延模、落錘模、鑄造模等;在熱壓模具方面有：塑料注射模、注臘模、吹塑模、吸塑模、泡沫成型模、皮塑制品成型模等。 環(huán)氧樹(shù)脂模具的制造特點(diǎn)，是制造簡(jiǎn)易，快速，成本低;例如一些外形復(fù)雜、難成形的金屬模具，用環(huán)氧樹(shù)脂制造，采用澆注法或低壓成形法，就能一次成形，無(wú)需大型精密切削機(jī)床，也可不用高級(jí)鉗工。有些金屬模具制造的周期要幾個(gè)月至半年，采用環(huán)氧樹(shù)脂模具一般只要3～5天就可完成，其成本僅僅是鋼模的15～20%左右，而且樹(shù)脂模具使用壽命很長(zhǎng)，磨損了還可以很快修補(bǔ)好，繼續(xù)使用。因此，環(huán)氧樹(shù)脂模具的制造是一項(xiàng)打破傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝的新技術(shù)、新材料和新工藝。環(huán)氧樹(shù)脂模具，在國(guó)外都是大型工廠設(shè)立的專(zhuān)門(mén)研制中心制造的，而在國(guó)內(nèi)僅在于國(guó)防工業(yè)單位研制了一些，一般工廠企業(yè)都缺乏這方面的制造工藝技術(shù)和配方，所以在我國(guó)環(huán)樹(shù)脂模具的應(yīng)用、普及和發(fā)展的速度很緩慢。今后隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展，環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用技術(shù)的推廣，環(huán)氧樹(shù)脂模具的綜合性能和制造技術(shù)被廣泛了介和認(rèn)識(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能的提高，樹(shù)脂模具的制作工藝和應(yīng)用工藝的簡(jiǎn)化，環(huán)氧樹(shù)脂模具必然會(huì)得到飛躍的發(fā)展，成為新的高效率的低成本的先進(jìn)模具。
二、環(huán)氧樹(shù)脂模具的種類(lèi)
1、環(huán)氧樹(shù)脂冷壓類(lèi)型的模具
(1)彎曲模、成形模、拉延模、切口模等。
環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合材科主要用來(lái)制造凹凸模，可以澆注成形，也可以低壓模壓法成形，它可以沖壓或拉延0.8毫米鋼板2毫米以下的鋁板，壽命在萬(wàn)次以上不磨損。對(duì)于大型拉延模具，如汽車(chē)駕駛室頂蓋件，用環(huán)氧樹(shù)脂制造模具顯示出更大的優(yōu)越性，無(wú)需大型切削機(jī)床。切口模用來(lái)制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型零件，在凹凸模刃口部嵌以鋼帶。用環(huán)氧樹(shù)脂制造的彎曲成形模具，沖壓的另件有吊扇的風(fēng)葉等，風(fēng)葉型面尺寸要求很高，因關(guān)系到風(fēng)量和使用效果等，環(huán)氧樹(shù)脂模具固定在100噸沖床上沖壓成形，沖壓次數(shù)巳達(dá)三十余萬(wàn)次，樹(shù)脂模具還在使用。
(2)落錘模
采用環(huán)氧樹(shù)脂落錘模，可以沖壓2.5毫米厚的鋁板，1.5毫米厚的不銹鋼板。樹(shù)脂做的模具，協(xié)調(diào)性能好，工藝簡(jiǎn)單，制造周期短，比鋁鋅模縮短3/4時(shí)間，還可節(jié)省大量的有色金屬，降低成本。
(3)鑄模
關(guān)于鑄模如模型、芯盒、型板等，采用環(huán)氧樹(shù)脂制作鑄模的優(yōu)點(diǎn)：
①樹(shù)脂模具制造周期短，如鋁模制造周期約一個(gè)月，而樹(shù)脂模具制作只需3～5天;
②樹(shù)脂模具使用壽命長(zhǎng)，如鋁模用到二千次就要大修，而樹(shù)脂�？捎玫蕉f(wàn)次;
③樹(shù)脂模具修理簡(jiǎn)單、方便;
④樹(shù)脂模具重量輕，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。
因此，國(guó)、內(nèi)外巳普遍、廣泛的應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂制作鑄模。結(jié)構(gòu)形式：有樹(shù)脂包復(fù)式模具和全樹(shù)脂整體式模具。
此外，環(huán)氧樹(shù)脂還能制作錘擊模、爆炸成形模、液壓成形模、拉伸模胎、移形模、檢驗(yàn)?zāi)５�，以上的�?shù)脂模具，大部分是用來(lái)制造飛機(jī)，汽車(chē)或火箭上的另部件。環(huán)氧樹(shù)脂模具制造速度快，成本低、協(xié)調(diào)性能好，能解決一般金屬模具制造中的技術(shù)難關(guān)。
2、環(huán)氧樹(shù)脂熱壓類(lèi)型的模具
(1)注臘模
用于壓注臘型的模具，一般用金屬制作模具，批量小的、要求不高的也采用石膏模。先用注臘模注出臘型，根據(jù)臘型再做成殼模，溶臘后澆注金屬。樹(shù)脂的注臘模，強(qiáng)度高，成型方便，光潔度高，耐磨性好，導(dǎo)熱性稍差一些，在加工成形雕塑的型面時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益就更高了。
(2)塑料注射模
隨著工程塑料的飛躍發(fā)展與廣泛的應(yīng)用，塑料模具的制造，就更顯出重要性了。環(huán)氧樹(shù)脂注射模具是國(guó)內(nèi)外正在努力突破的一項(xiàng)新技術(shù)。據(jù)資料介紹，環(huán)氧樹(shù)脂注射模國(guó)外作為一種簡(jiǎn)易、快速模具，因?yàn)樗尚涂欤庑尉_，但缺點(diǎn)是耐熱性差，因此，在樹(shù)脂模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮冷卻水管道，來(lái)提高注塑次數(shù)。我國(guó)也有幾個(gè)單位在研制這類(lèi)樹(shù)脂模具，并取得了良好的應(yīng)用，注塑次數(shù)巳達(dá)萬(wàn)次以上，環(huán)氧樹(shù)脂模具型面無(wú)變化。在樹(shù)脂模具配方設(shè)計(jì)上的優(yōu)化和模具結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，使樹(shù)脂模具的熱態(tài)強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)都有較高的水平。因此，如果產(chǎn)品型面為雕塑的型面，機(jī)加工簡(jiǎn)直無(wú)法加工的，則更顯出環(huán)氧樹(shù)脂模具的優(yōu)越性。
(3)吹塑模和吸塑模具
這類(lèi)模具都要求環(huán)氧樹(shù)脂配方固化物要有良好的熱態(tài)強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)，它最大的優(yōu)點(diǎn)是成形方便，這些樹(shù)脂模具都屬于開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的模具。
三、制造環(huán)氧樹(shù)脂模具的材料與性能
制造樹(shù)脂模具的基體樹(shù)脂有酚醛樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。在這些基體樹(shù)脂中，環(huán)氧樹(shù)脂的機(jī)械、物理性能最好，工藝性也好。所以現(xiàn)在都用環(huán)氧樹(shù)脂制造模具，如現(xiàn)在最高強(qiáng)度的復(fù)合材料，就是環(huán)氧樹(shù)脂與硼纖維、碳纖維等制成的。
基體樹(shù)脂：常用的環(huán)氧樹(shù)脂有雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，如;YD-128、E-51、E-44等;線(xiàn)型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂F-44和F-45;氨基多官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂AFG-80、AFG-90;脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂R-122等。根據(jù)不同樹(shù)脂模具的機(jī)械強(qiáng)度要求、耐熱性要求和精度要求選擇基體樹(shù)脂類(lèi)型，再設(shè)計(jì)配方。
固化劑：胺類(lèi)固化劑：脂肪胺、縮聚胺、芳香胺、改性芳香胺等;
咪唑類(lèi)固化劑：2-甲基咪唑、改性咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等;
酸酐類(lèi)固化劑：甲基四氫苯酐、改性甲基四氫苯酐、氯橋酸酐、均苯四甲酸二酐等。
增韌劑：LDY-050活性增韌劑、LDY-052反應(yīng)型增韌劑、LDY-055海島結(jié)構(gòu)增韌劑、高聚合度聚硫橡膠、端羧基丁睛橡膠等。
纖維增強(qiáng)材料：玻璃纖維(布)、碳纖維(布)、硼纖維(布)等。
填料：硅微粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、氧化鋁粉、重晶石粉等。
環(huán)氧樹(shù)脂模具復(fù)合材料，是由基體樹(shù)脂、固化劑，增韌劑，填料和纖維增強(qiáng)材料等組成，起固化反應(yīng)而達(dá)到高性能的模具樹(shù)脂。根據(jù)不同模具不同的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，設(shè)計(jì)不同的配方，配方不同，其成形工藝，固化工藝也不同。
環(huán)氧樹(shù)脂模具配方澆注體典型的力學(xué)、物理性能：
抗壓強(qiáng)度： 120～150MPa
抗沖強(qiáng)度： 25～38KJ/m2
抗彎強(qiáng)度： 110～160MPa
布氏硬度： 20～30MPa
固化時(shí)收縮 0.2～0.5%
四、制造環(huán)氧樹(shù)脂模具的工藝方法
1、澆注工藝制造
按環(huán)氧樹(shù)脂配方比例稱(chēng)量和混合，然后澆注入模型模具，按配方工藝要求，采用室溫或高溫固化成型。也可采用振動(dòng)澆注工藝。
2、層壓工藝制造
玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂模具，在固化時(shí)不用壓力的，在模型里層迭纖維增強(qiáng)材料并層層涂以環(huán)氧樹(shù)脂混合料，稱(chēng)為接觸層迭工藝。固化時(shí)如在加壓下進(jìn)行，可增加玻璃纖維含量，稱(chēng)加壓層壓工藝。
3、短玻璃纖維增強(qiáng)與樹(shù)脂的混合物，能夠在簡(jiǎn)易的金屬模內(nèi)成形。
總之，不同的模具，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、模具的類(lèi)型、模具的技術(shù)要求來(lái)設(shè)計(jì)不同的環(huán)氧樹(shù)脂配方和制造工藝，才能制造出良好的環(huán)氧樹(shù)脂模具。
