产品设计工艺知多少——真空铸造

在日常生活中，我们用到的产品多如牛毛，其中绝大部分都会应用到塑料制品，一般产品而言，用的更多的是热塑性塑料，这种塑料在工业生产中，一般用热成型的方式，就能塑造形状。但是我们在产品设计中，一些产品的外观需要耐热耐腐蚀，这类产品需要用到的塑料，就要有很好的热固性，设计师在选材时，要考虑到产品的成型方式就要用到真空铸造的工艺。

真空铸造主要用于原型、单件和小批量生产，几乎可以复制注塑工艺的所有性能。它主要用于模塑双组分聚氨酯（PUR），广泛应用在不同等级、颜色和硬度的产品中。

今天赫兹工业设计小编给诸位介绍一下塑料成型中的真空铸造工艺：

工艺简介

这是一种用于热固性PUR的原型生产和单件生产的成型方法。PUR种类繁多、使得该工艺适用于大多数塑料原型生产。它被用于多种原型应用，包括手机外壳、汽车零件、运动器材和医疗器械。

柔性硅胶模具直接由模具加工而成。然后用真空铸造来重现产品，其性能与批量生产的产品非常相似。全彩色系列可供选择。可以像热塑性弹性体（TPE）一样柔韧有弹性，或者像丙烯腈 - 丁二烯- 苯乙烯（ABS）一样坚硬。

PUR是一种由两种成分组成的热固性塑料。当两种成分以适当比例混合时，会发生聚合反应。这是一种放热反应。可调整材料的类型，以适应铸件的体积，因为很大的零件必须非常缓慢地固化，否则它们会过热和变形。相反，小零件可以很快地固化，并没有任何问题。

典型应用

真空铸造广泛应用于汽车、消费类电子产品、日用消费品和运动器材行业。除了原型外，真空铸造还用于不打算使用昂贵模具的小批量的注塑成型（50页）。在汽车行业中，其应用包括各种管子、水箱、空气过滤器外壳、散热器零件、灯罩、芯片、齿轮和活动铰链等的生产。

消费类电子应用包括移动电话、电视、照相机、播放器、音响系统和电脑的键盘和外壳的制造。

相关工艺

可使用真空铸造来模拟注塑成型的材料和加工性能。真空铸造与注塑成型相比具有一些优点，其模具比较灵活并且加工过程中压力较小，但二者生产量不相同。

反应注射成型也用于原型、单件和小批量生产。与真空铸造一样，它的材料可选用模塑泡沫、固体和弹性PUR材料。由于工艺性质，它最适合用于生产具有更简单的几何形状和更平滑特征的零件。这是由PUR在反应注射成型过程中的固化速度所致。正因为如此，反应注射成型也适用于汽车保险杠和仪表板的小批量生产。除非有足够的产量来证明注塑模具的合理性，否则此工艺是一种合适的选择。

加工质量

公差通常在模型尺寸的0.4％之内。表面粗糙度较小。但是不可能改变硅胶模具的表面粗糙度。

加工材料可根据应用进行调整，

以便在各种水洁净等级和全彩色范围应用PUR。它可以非常柔韧而有弹性，抑或具有刚性。

设计机遇

通用的加工工艺为设计师带来很多好处。该工艺所需的模具系统主要是柔性硅胶。这意味着可以通过弯曲模具而不是增加模具零件的数量来获得小的凹角和小切口。还可以引入型芯和嵌件，以形成更大的凹角和内部特征。PUR原型材料系列旨在模拟注塑成型材料，如聚丙烯（PP）、ABS和聚酰胺 （PA）。可以制作尼龙铰链、活动铰链和其他细小零件，这些常常采用注塑成型的小零件也可以采用PUR材料制造。零件加工中可以使用添加剂来改善阻燃性、耐热性和抗紫外线等性能。

硅胶模具可以从任何无孔的材料中获取。使用硅胶复制模具大幅降低了成本和周期。

因为加工过程是一个低压过程，所以零件壁厚可以有巨大变化。

不同特性的塑料可以通过二次成型来结合。这类似于多色注塑成型，不同之处在于它将零件从模具中取出并放入另一种材料的模具中。

热成型工艺详细对比

技术说明

在阶段1，首先将模具的两部分组合在一起。模具通常由模具A和模具B两个半模制成，嵌件、型芯和附加的模具零件也可以用于加工复杂零件。将PUR的两种成分放置在40℃温度条件下，将它们混合在一起会引起催化和放热反应，并且PUR温度可高达65～70℃。

在阶段2，液态PUR通过真空吸入模具中。这确保了材料没有孔隙流经模腔并且不会受到气压的限制。材料通过进料口流入浇道系统。将PUR置于模具上方，在重力作用下进入模具，整体型腔内液面就会上升。浇道设计的目的是为液体PUR提供管道。它流经模具，并在A半模部分的立管内上升。有很多立管，以确保模具被均匀地、完全地填充。

几分钟后，模腔被填充并且保持平衡。在完全固化时间内模具保持关闭，通常为45分钟至4小时。

在阶段3，零件顶出，其多余的立管与角料被移除掉。

设计注意事项

零件的大小可以从几克到几百千克不等，但尺寸会影响加工周期。较大的零件必须慢慢固化，以避免放热反应引起收缩和变形。零件通常应小于2.5kg，可在1小时或更短的时间内固化。

可以在小范围内生产壁厚小于0.5mm的零件。但建议零件壁厚大于1mm，最好不少于3mm。

非常尖锐的细部，如刀刃，在所有的成型加工中都很难复制，因此应尽量避免。

适用材料   

PUR有几百种。该工艺还可以用于熔模铸造PA和蜡模。

加工成本

模具成本通常较低，但这在很大程度上取决于模具的大小和复杂程度。通常需要0.5～1天制造硅胶模具，并且需要在20～30个周期后更换。

加工周期时间长短取决于零件的大小和材料类型，而劳动力成本的支出则取决于精加工所需的模具制造水平。一般情况下，真空铸造和精加工都是手工完成的。

环境影响

准确地测量材料可以减少废料，因为所用材料是热固性塑料，不能回收。

这个过程是在真空室中进行的，因此可以提取和过滤任何烟气。