CN207972190U - 一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具，包括前模仁和后模仁以及金属镶件，所述金属镶件采用金属机加工制成，所述前模仁和后模仁均采用3D打印制成，且在所述前模仁和后模仁的表面设有通过真空电镀形成的电镀层。本实用新型结合了3D打印与金属机加工的优点，模仁中的普通部位采用3D打印具有制造周期短、制造成本低和注塑部件品质高的特点，可在几个小时或者非工作时间完成制造，模仁中的特定部位配合金属镶件可以延长模具寿命并快速得到美观和高品质的注塑部件；采用真空电镀的方法进行电镀，具有耐磨性和高的硬度，并且具有优异的表面光洁度。

Description

一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具

技术领域

本实用新型涉及模具制造领域，具体而言，涉及一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具。

背景技术

模具素有“工业之母”的称号，它主要通过改变熔融态或者液态材料的形状来赋予或制造相应外观和结构的部件。相比于其他类型模具，注塑模具在制造业中应用的最为广泛，适合精密和复杂产品的生产制造。传统的注塑模具注塑过程中，模具需要经受高温和高压，因此对模具材料有一定的要求，通常的模具材料都是金属材料，如不锈钢，模具钢，钛合金和铝合金，在注塑生产中它们都可以承受相应的温度和压力。在传统的注塑过程中为了得到一个部件，需要使用到注塑模具，这个模具由模仁、模架、顶出系统和浇注系统组成。模仁有型芯和型腔两部分，通过前后模分型面合模组成产品的模具腔体。一套金属模仁的加工，包括车床、铣床、磨床和钻床等普通机加工，以及线切割、电火花放电加工(EDM)和数控加工(CNC)等特种机加工。模仁的加工加上配模，完成一整套金属模具通常需要几周到几个月的时间。

在大批量生产阶段，综合考虑产品数量、制造周期和制造成本三个方面，金属模具具有非常大的优势。对于产品开发前期，由于需要的产品数量很少，开一套金属模具需要非常昂贵的制造成本和较长的制造周期，传统的金属模具已不能满足新时代小批量个性化和定制化以及产品快速更新迭代的需求。随着社会的不断发展，传统的大规模和集中式制造模式已危机重重，小批量、定制化和个性化时代已悄悄来临。

目前，随着个性化和定制化时代的到来，尤其对于快消品行业，例如包装和消费等领域，产品的开发周期在很大程度上决定了这个产品的成功与否，因此急需一种可以质量好、低成本、耐用且快速可以得到数量多和美观的高品质真实材料注塑样板的快速模具。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具，结合3D打印技术和传统机加工方法以及电镀工艺制作的电镀快速塑料模具，具有质量好、制造周期短和注塑部件品质高的特点，可在72小时之内直接小批量制造出真实材料的高质量注塑部件。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具，包括前模仁和后模仁，还包括安装在所述前模仁和后模仁上的金属镶件，所述金属镶件为用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，所述金属镶件采用金属机加工制成，所述前模仁和后模仁均采用3D打印制成，且在所述前模仁和后模仁的表面设有通过真空电镀形成的电镀层。

在本实用新型所述的电镀快速塑料模具中，所述前模仁和后模仁由热固性树脂材料或复合树脂材料中的一种或多种制成。

在本实用新型所述的电镀快速塑料模具中，所述前模仁和后模仁通过立体光刻成型技术(SLA)、连续液面制造技术(CLIP)、数字光处理成型技术(DLP)、多材料喷射技术(PolyJet)或材料喷射打印技术(MJP)直接打印制成。

在本实用新型所述的电镀快速塑料模具中，所述电镀层为镀铝层，所述前模仁和后模仁的表面还设有涂覆在所述电镀层底面的底漆和涂覆在所述电镀层顶面的面漆。

在本实用新型所述的电镀快速塑料模具中，所述底漆、电镀层和面漆的整体厚度为20-50μm，所述电镀层的厚度为0.01μm-6μm。

在本实用新型所述的电镀快速塑料模具中，所述底漆为包括乙烯基丙烯酸酯、光引发剂、聚氨酯、预聚物以及丙烯酸多元醇的UV和热双重固化型底漆，所述面漆为的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

在本实用新型所述的电镀快速塑料模具中，所述金属镶件包括主流道及唧嘴，以及用于形成铰链部位和螺纹部位的镶件。

本实用新型提供的用于注塑成型的电镀快速塑料模具结合了3D打印与金属机加工的优点，模仁中的普通部位采用3D打印具有制造周期短、制造成本低和注塑部件品质高的特点，可在几个小时或者非工作时间完成制造，模仁中的特定部位配合金属镶件可以延长模具寿命并快速得到美观和高品质的注塑部件，并且可以得到较好透明度的注塑样板，还可以通过设计拓扑结构减轻模具重量，来进一步减少模具制造时间和成本；采用真空电镀的方法进行电镀，镀铝后的塑料模仁热变形温度(HDT)可达到130摄氏度，同时具有耐磨性和高的硬度，并且具有优异的表面光洁度；适用于卧式或立式注塑机，适合在200吨以下锁模力的注塑机上进行注塑，适用于熔融温度在300℃以下的热塑性材料和热固性材料的注塑，特别适用于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等低附着力的热塑性材料。使用本实用新型提供的用于注塑成型的电镀快速塑料模具具有制造周期短、制造成本低和注塑部件品质高的特点，可在72小时之内，通过数字制造直接小批量制造出真实材料的高质量的注塑部件。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例一中前模仁和前外框模架的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中前模仁和前外框模架的俯视结构示意图；

图3是本实用新型实施例一中后模仁、后外框模架和顶出系统的俯视结构示意图；

图4是本实用新型实施例一中后模仁、后外框模架和顶出系统的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例二中前模仁和前外框模架的立体结构示意图；

图6是本实用新型实施例二中前模仁和前外框模架的俯视结构示意图；

图7是本实用新型实施例二中后模仁、后外框模架和顶出系统的俯视结构示意图；

图8是本实用新型实施例二中后模仁、后外框模架和顶出系统的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

本实用新型实施例一提供的用于注塑成型的电镀快速塑料模具，包括模架、模仁、顶出系统和浇注系统。其中，模仁用于模具中心部位的关键运作的精密零件，结构复杂，加工难度大，造价高。本实施例中的模仁包括前模仁和后模仁以及安装在前模仁和后模仁上的金属镶件，金属镶件采用金属机加工制成，前模仁和后模仁均采用3D打印制成。金属镶件一般是用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，如主流道及唧嘴、模型骨位厚度小于1mm的部位、骨位深度大于5mm的部位以及要求高细节和高精度的铰链和螺纹部位，这些特殊部位由于需求的产品精度较高，使用条件苛刻，因此优选为采用传统的机加工制成的金属镶件，以延长模具的寿命、保证注塑产品的品质。3D打印是一种增材制造技术，其成型不受结构复杂的影响，可以实现任意形状的自由成型，并且可以简化制造端的供应链，实现工业设计端和制造无缝对接，因此可以极大促进制造业的创新创造。3D打印是一种创新创造的新型工具，具有制作速度快、出品效果好、制作成本便宜等优点，前模仁和后模仁优选采用3D打印制成，可在几个小时或者非工作时间完成制造，以此加快模具整体的制造进程，并可减少模具整体的制造成本。值得提出的是，3D打印技术中的选择性激光熔融技术(SLM)和电子束熔融技术(EBM)可以直接实现金属打印，可以快速得到金属的毛胚件，但通常还需要通过几天的精加工才能达到使用要求，加上配模时间需要两到三周，并且制造成本相比传统的机加工的模具成本更高，满足不了快速模具的需求，因此，本实施例中的金属镶件优选采用传统金属机加工制成。

进一步地，本实施例中的前模仁和后模仁优选通过使用热固性树脂或复合树脂材料的立体光刻成型技术(SLA)、连续液面制造技术(CLIP)、数字光处理成型技术(DLP)、多材料喷射技术(PolyJet)或材料喷射打印技术(MJP)直接打印而成。其中，热固性树脂包括数字ABS材料、光敏性树脂和光敏性复合树脂材料，其树脂成型后的热固性树脂塑料模硬度(HRD)在80以上，并在0.45MPa载荷下塑料模具热变形温度(HDT)为50℃以上。复合树脂材料包括陶瓷基树脂复合材料，金属基树脂复合材料以及碳基树脂复合材料。碳基树脂复合材料包含碳纳米管、石墨和石墨烯粉末，陶瓷基树脂复合包含二氧化硅、氧化铝和氮化硅粉末，金属基树脂复合材料包含银、铜和不锈钢粉末，且复合树脂材料中的粉末是微米级，亚微米和/或者纳米级尺寸。本实施例中的前模仁和后模仁使用数字ABS材料(Digital ABS)通过多材料喷射技术(PolyJet)制造，数字ABS材料是一种热固性树脂，由柔顺性树脂和耐高温树脂组成，通过数字ABS材料打印出来的模具是一种壳核结构，其制造的塑料模具的壳材料是柔顺性树脂，核材料是柔顺性树脂和耐高温树脂的混合排列数码材料，PolyJet技术的刚性材料(Vero系列)也同样合适模仁中塑料部件的打印。相比于其他3D技术打印的部件，该种部件不仅具有较好的韧性和耐高温性，同时有较高的精度和稳定性以及耐用性。

进一步地，本实施例中的前模仁和后模仁的表面设有通过真空电镀形成的电镀层，通过在塑料制成的前模仁和后模仁上设置电镀层可防止模仁腐蚀，提高其耐磨性、导电性、反光性并增进美观效果，而真空电镀亦具有成本较低、对环境的污染小、做出来的产品金属感强、亮度高等优点。本实施例中的电镀层优选为镀铝层，镀铝后的塑料模仁热变形温度(HDT)可达到130摄氏度，同时具有耐磨性和高的硬度，并且具有优异的表面光洁度。本实施例中的前模仁和后模仁的表面还在电镀前涂覆有一层底漆，电镀后涂覆有一层面漆。在真空镀膜前涂覆底漆可增加镀层与塑料模仁表面的附着力，封闭塑料内的单体和脱模剂等化学残留物质，提高塑胶基材表面平整度，确保获得镜面的镀膜效果。本实施例中的底漆为包括乙烯基丙烯酸酯、光引发剂、聚氨酯、预聚物以及丙烯酸多元醇的UV和热双重固化型底漆。采用传统热固化型涂料作为真空镀膜底漆存在很多缺陷，首先涂料所用的溶剂很难选择，低沸点、高挥发性溶剂在涂层干燥过程中会破坏涂层的平整性；而采用沸点较高的溶剂，固化膜内的残余溶剂难以除净，真空镀膜时将从底漆中迁移出来，影响镀膜质量；此外还存在固化效率低、能耗高、污染环境等弊病。而紫外光(UV)固化涂料应用于塑料真空镀膜具有较明显的优点，但是也有其明显的缺点：如形状复杂的基材存在UV照射不到的阴影部位，产生固化不足，凸出部位可能UV照射过量而发生黄变现象；耐候性不足；涂层收缩率较大，固化时残留内应力易造成附着力下降。鉴于光固化和热固化涂料各具优缺点，采用UV和热双重固化的方法就可以相互取长补短，光固化可使涂膜快速定型或达到“表干”，热固化使“阴影”部分或底层部分固化完全，达到体系“实干”，从而拓展了光固化体系的应用范围。通过选择合适的齐聚物、单体和光(热)引发剂及其他助剂配制而成的涂料，经过UV、热双重固化后，可形成互穿网络结构，表现出很好的协同效应，可以提高涂膜的固化度和交联密度，增强涂膜的硬度和耐磨性，降低收缩率，改善涂膜的附着力。此外，涂膜还具有较好的外观，由于涂料的挥发分减少，对环保也更加有利。涂覆在电镀层表面的面漆用于抵抗外界的磨擦、刮擦、划伤等外力，并且可提供一定的耐抗性和阻隔性，本实施例中的面漆为具有3～4官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，以提供优异的颜料润湿性和较佳的附着力以及耐磨性。进一步地，本实施例中的底漆、电镀层和面漆的整体厚度为20-50μm，电镀层的厚度为0.01μm-6μm，底漆厚度优选为20μm，电镀层厚度优选为0.2μm，以使涂装底漆后可填平塑胶模仁表面凹凸不平的缺陷并得到理想的镀铝膜金属光泽效果。

进一步地，如图1至图4所示，本实施例中的模架包括前外框模架1和后外框模架8，前外框模架1和后外框模架8分别用于支撑、固定前模仁和后模仁。由于前外框模架1和后外框模架8在制作各种模具时可以共用，因此本实施例中的前外框模架1和后外框模架8为采用传统机加工制成的标准金属外框模架，前外框模架1和后外框模架8采用共用的方式，可进一步降低制造时间和成本。前模仁包括设有用于成型的前模型腔7的前模仁主体3、设置在所述前模仁主体3上的前模分流道5、前主流道及唧嘴6、前螺丝孔4以及前模仁虎口2等部件。后模仁包括设有用于成型的后模型腔15的后模仁主体10、设置在所述后模仁主体10上的后模仁虎口9、后模分流道12、后主流道及唧嘴13以及后螺丝孔11等部件。前主流道及唧嘴6和后主流道及唧嘴13为采用金属机加工制成的金属镶件，预先加工完成后直接分别装配至前模仁和后模仁上。前螺丝孔4设有两个，分别设置在前模仁主体3的前后两端，前模仁主体3即通过2个螺丝分别穿过两个前螺丝孔4而固定在前外框模架1上。后螺丝孔11同样设有两个，分别设置在后模仁主体10的前后两端，后模仁主体10即通过2个螺丝分别穿过两个后螺丝孔11而固定在后外框模架8上。前螺丝孔4和后螺丝孔11分别在制作时通过3D打印预留在前模仁和后模仁上，前外框模架1和后外框模架8上同样在制作时预留有与前螺丝孔4或后螺丝孔11相对应的螺纹孔。前模仁虎口2和后模仁虎口9可相互配合紧密卡合，本实施例中的前模仁虎口2为四个设置在前模仁主体3四个角上的向上凸出的凸块，后模仁虎口9为四个设置在后外框模架8上与四个凸块位置及形状大小相匹配的凹陷部，当前模仁和后模仁合模时，可通过前模仁虎口2和后模仁虎口9进行定位并卡紧。顶出系统设置在后外框模架8上与后模仁相对的一面上，用于在模具成型后将其顶出，其包括顶针14、顶针面板16、顶针底板17和顶棍18。为保证出模的精度，顶出系统中的顶针14亦预先通过金属机加工制作并装配。

进一步地，本实施例中的模仁还可采用多个小镶件组成，通过在外框模架上设置凹腔，将多个小镶件可拆卸安装在外框模架的凹腔中并使其相互配合形成具有用于注塑成型的模型腔的模仁。通过将模仁分割为一个个的小镶件，并将小镶件通过可拆卸的方式安装在中框模架中，使其中一个小镶件损坏时可对其进行快速替换，无需替换其他小镶件，避免了传统模仁镶件因为局部损坏后即被丢弃或更换的情况，增加模仁整体的使用寿命，减少了模具的维修成本。进一步地，多个小镶件在外框模架中组成的模仁的边侧通过过盈配合固定在所述凹腔中，相邻小镶件之间则在凹腔壁给予的压力下相互抵压紧密相连，从而使各个小镶件可通过外力从外框模架中轻易的拔出或插入卡紧，以实现快速更换小镶件的目的。所述小镶件可分为普通部位镶件和特殊部位镶件，特殊部位镶件即用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，普通部位镶件为通过3D打印制成的塑料镶件，特殊部位镶件为通过机加工制成的金属镶件，特殊部位镶件由于需求的精度较高，因此优选为采用传统的机加工制成的金属镶件，以延长模具的寿命、保证注塑产品的品质，而普通部位镶件优选采用通过3D打印快速制成的塑料镶件，可在几个小时或者非工作时间完成制造，以此加快模具整体的制造进程，并可减少模具整体的制造成本。

本实用新型实施例提供的电镀快速塑料模具适用于卧式或立式注塑机，适合在200吨以下锁模力的注塑机上进行注塑，适用于熔融温度在300℃以下的热塑性材料和热固性材料的注塑，特别适用于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等低附着力的热塑性材料。上述热塑性材料包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，热塑性弹性体(TPE)，聚乳酸(PLA)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚甲醛(POM)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，PC-ABS，聚酰胺(PA)，聚酰胺+玻纤(PA+GF)，聚对苯二甲酸丁二醇酯+玻纤(PBT+GF)，聚碳酸酯(PC)。上述热固性材料包含常温固化有机硅胶和高温固化有机硅胶。此外，本实用新型的快速塑料模具也适用于非常规的蜡(Wax)注塑成型，陶瓷粉末注射成型(CIM)和金属粉末注射成型(MIM)等注塑成型方式。

在该电镀快速塑料模具整体装配完成后，把该塑料模具装到Babyplast微型注塑机(锁模压力6吨)上，通过浇注系统将聚乙烯(PE)塑料粒料加热熔融经射嘴注射到主流道及唧嘴以及模型腔中，保压且模内冷却后开模，模仁经风枪吹冷却至25℃左右即可通过顶出系统顶出产品。

本实施例提供的电镀快速塑料模具可靠性高、适用性广，可在72小时之内快速注塑得到两百多个高品质的真实材料复杂部件，这种部件适合在产品开发前端需要快速得到真实材料的样板进行功能测试，包括装配、开合和耐用性等。

实施例二

如图5至图8所示，与实施例一不同的是：实施例二中的前模仁和后模仁是基于耐高温光敏树脂材料通过立体光刻技术(SLA)打印而成，该光敏树脂材料为一种环氧树脂和聚甲基丙烯酸树脂互穿网络(IPN)，是具有良好刚性、耐高温和耐磨性以及尺寸稳定性的热固性树脂。在其他实施例中亦可使用陶瓷基复合树脂通过立体光刻技术(SLA)制造，且在加入陶瓷粉末的树脂成型后模具具有更高的耐温性和耐磨性。

实施例二中的模架包括前外框模架1和后外框模架8，前外框模架1和后外框模架8为采用传统机加工制成的标准金属外框模架，前外框模架1和后外框模架8采用共用的方式，可进一步降低制造时间和成本。前模仁包括设有用于成型的前模型腔7的前模仁主体3、设置在所述前模仁主体3上的前模分流道5、前主流道及唧嘴5、前螺丝孔4以及前模仁虎口2等部件。后模仁包括设有用于成型的后模型腔15的后模仁主体10、设置在所述后模仁主体10上的后模仁虎口9、后模分流道13、后主流道及唧嘴12以及后螺丝孔11等部件。前主流道及唧嘴5和后主流道及唧嘴12为采用金属机加工制成的金属镶件，预先加工完成后直接分别装配至前模仁和后模仁上。前螺丝孔4设有两个，分别设置在前模仁主体3的前后两端，前模仁主体3即通过2个螺丝分别穿过两个前螺丝孔4而固定在前外框模架1上。后螺丝孔11同样设有两个，分别设置在后模仁主体10的前后两端，后模仁主体10即通过2个螺丝分别穿过两个后螺丝孔11而固定在后外框模架8上。前螺丝孔4和后螺丝孔11分别在制作时通过3D打印预留在前模仁和后模仁上，前外框模架1和后外框模架8上同样在制作时预留有与前螺丝孔4或后螺丝孔11相对应的螺纹孔。前模仁虎口2和后模仁虎口9可相互配合紧密卡合，本实施例中的前模仁虎口2为四个设置在前模仁主体3四个角上的向上凸出的凸块，后模仁虎口9为四个设置在后外框模架8上与四个凸块位置及形状大小相匹配的凹陷部，当前模仁和后模仁合模时，可通过前模仁虎口2和后模仁虎口9进行定位并卡紧。顶出系统设置在后外框模架8上与后模仁相对的一面上，用于在模具成型后将其顶出，其包括顶针16、顶针面板17、顶针底板18和顶棍19。为保证出模的精度，顶出系统中的顶针16亦预先通过金属机加工制作并装配。

实施例二提供的用于注塑成型的电镀快速塑料模具完成制作后，人工手动把塑料模具装到Babyplast微型注塑机(锁模压力6吨)上，将医疗级别聚丙烯(PP)塑料粒料加热熔融经射嘴注射到模具型腔，保压且模内冷却后开模，模仁经风枪吹冷却至25℃左右顶出产品。

使用本实用新型实施例二提供的电镀快速塑料模具，可在72小时之内快速注塑得到高品质的真实材料的部件多达一百多个，这种部件适合在产品开发前端需要快速得到真实材料的样板进行功能测试，包括装配、强度、医疗认证和耐用性等。

本实用新型实施例还提供一种制作上述电镀快速塑料模具的制造方法，所述电镀快速塑料模具包括前模仁和后模仁，以及安装在前模仁和后模仁上的金属镶件，金属镶件为用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，所述制造方法包括以下步骤：

S1采用3D打印制作前模仁和后模仁，通过金属机加工制作金属镶件。

在本步骤中，金属镶件一般是用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，如主流道及唧嘴、模型骨位厚度小于1mm的部位、骨位深度大于5mm的部位以及要求高细节和高精度的铰链和螺纹部位，这些特殊部位由于需求的产品精度较高，使用条件苛刻，因此优选为采用传统的机加工制成的金属镶件，以延长模具的寿命、保证注塑产品的品质。3D打印是一种创新创造的新型工具，具有制作速度快、出品效果好、制作成本便宜等优点，前模仁和后模仁优选采用3D打印制成，可在几个小时或者非工作时间完成制造，以此加快模具整体的制造进程，并可减少模具整体的制造成本。进一步地，本实施例中的前模仁和后模仁优选通过使用热固性树脂或复合树脂材料的立体光刻成型技术(SLA)、连续液面制造技术(CLIP)、数字光处理成型技术(DLP)、多材料喷射技术(PolyJet)或材料喷射打印技术(MJP)直接打印而成。其中，热固性树脂包括数字ABS材料、光敏性树脂和光敏性复合树脂材料，其树脂成型后的热固性树脂塑料模硬度(HRD)在80以上，并在0.45MPa载荷下塑料模具热变形温度(HDT)为50℃以上。复合树脂材料包括陶瓷基树脂复合材料，金属基树脂复合材料以及碳基树脂复合材料。碳基树脂复合材料包含碳纳米管、石墨和石墨烯粉末，陶瓷基树脂复合包含二氧化硅、氧化铝和氮化硅粉末，金属基树脂复合材料包含银、铜和不锈钢粉末，且复合树脂材料中的粉末是微米级，亚微米和/或者纳米级尺寸。本实施例中的前模仁和后模仁使用数字ABS材料(Digital ABS)通过多材料喷射技术(PolyJet)制造，数字ABS材料是一种热固性树脂，由柔顺性树脂和耐高温树脂组成，通过数字ABS材料打印出来的模具是一种壳核结构，其制造的塑料模具的壳材料是柔顺性树脂，核材料是柔顺性树脂和耐高温树脂的混合排列数码材料，PolyJet技术的刚性材料(Vero系列)也同样合适模仁中塑料部件的打印。相比于其他3D技术打印的部件，该种部件不仅具有较好的韧性和耐高温性，同时有较高的精度和稳定性以及耐用性。

S2在前模仁和后模仁表面涂覆底漆；采用真空电镀在塑料镶件表面形成电镀层；在前模仁和后模仁表面涂覆面漆。

在本步骤中，前模仁和后模仁的表面通过真空电镀形成电镀层，可防止模仁腐蚀，提高其耐磨性、导电性、反光性并增进美观效果，而真空电镀亦具有成本较低、对环境的污染小、做出来的产品金属感强、亮度高等优点。本实施例中的电镀层优选为镀铝层，镀铝后的塑料模仁热变形温度(HDT)可达到130摄氏度，同时具有耐磨性和高的硬度，并且具有优异的表面光洁度。本实施例中的前模仁和后模仁的表面还在电镀前涂覆有一层底漆，电镀后涂覆有一层面漆。在真空镀膜前涂覆底漆可增加镀层与塑料模仁表面的附着力，封闭塑料内的单体和脱模剂等化学残留物质，提高塑胶基材表面平整度，确保获得镜面的镀膜效果。本实施例中的底漆为包括乙烯基丙烯酸酯、光引发剂、聚氨酯、预聚物以及丙烯酸多元醇的UV和热双重固化型底漆。采用传统热固化型涂料作为真空镀膜底漆存在很多缺陷，首先涂料所用的溶剂很难选择，低沸点、高挥发性溶剂在涂层干燥过程中会破坏涂层的平整性；而采用沸点较高的溶剂，固化膜内的残余溶剂难以除净，真空镀膜时将从底漆中迁移出来，影响镀膜质量；此外还存在固化效率低、能耗高、污染环境等弊病。而紫外光(UV)固化涂料应用于塑料真空镀膜具有较明显的优点，但是也有其明显的缺点：如形状复杂的基材存在UV照射不到的阴影部位，产生固化不足，凸出部位可能UV照射过量而发生黄变现象；耐候性不足；涂层收缩率较大，固化时残留内应力易造成附着力下降。鉴于光固化和热固化涂料各具优缺点，采用UV和热双重固化的方法就可以相互取长补短，光固化可使涂膜快速定型或达到“表干”，热固化使“阴影”部分或底层部分固化完全，达到体系“实干”，从而拓展了光固化体系的应用范围。通过选择合适的齐聚物、单体和光(热)引发剂及其他助剂配制而成的涂料，经过UV、热双重固化后，可形成互穿网络结构，表现出很好的协同效应，可以提高涂膜的固化度和交联密度，增强涂膜的硬度和耐磨性，降低收缩率，改善涂膜的附着力。此外，涂膜还具有较好的外观，由于涂料的挥发分减少，对环保也更加有利。涂覆在电镀层表面的面漆用于抵抗外界的磨擦、刮擦、划伤等外力，并且可提供一定的耐抗性和阻隔性，本实施例中的面漆为具有3～4官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，以提供优异的颜料润湿性和较佳的附着力以及耐磨性。进一步地，本实施例中的底漆、电镀层和面漆的整体厚度为20-50μm，电镀层的厚度为0.01μm-6μm，底漆厚度优选为20μm，电镀层厚度优选为0.2μm，以使涂装底漆后可填平塑胶模仁表面凹凸不平的缺陷并得到理想的镀铝膜金属光泽效果。本步骤的具体实施过程为：1.对加工好的前模仁和后模仁进行检查，符合标准的进入下一步骤；2.对前模仁和后模仁进行干燥，加工好的前模仁和后模仁仍含较多水分，需干燥处理3-5h，温度为50-60℃；3.将干燥后的前模仁和后模仁上架，一般注塑时基本按真空镀膜生产，因此待前模仁和后模仁表面一般油污较少经过一般的擦拭就可上架，但是油污多时需进行去污处理；方法是用异丙醇或者乙醇浸泡、刷洗和晾干等处理；4.对前模仁和后模仁进行除尘，这道工序是保证真空镀膜镀膜质量的关键之一，方法有两种：一种是用吸尘器对准待真空镀膜镀件仔细地除尘，另一种是用高压其“吹尘”的方法；5.在前模仁和后模仁表面涂覆底漆；6.再次烘干，涂漆流平后需进行干固处理，方法有红外线加热法，电热加热法及紫外线(UV)固化法等，固化温度为60-70℃，固化时间为1.5-2.5h；7.真空镀膜，待前模仁和后模仁上架并装上钨丝，然后入炉，检查接触是否良好，转动正常，关真空镀膜真空室，抽真空；真空镀膜蒸发镀铝，作为装饰膜真空镀膜蒸铝时的真空镀膜真空度控制在(1-2)X10-2Pa，真空镀膜蒸发采用快速蒸发可减少氧化概率，又不会使真空镀膜膜层的组织结构变粗；冷却充气，真空镀膜蒸铝以后，即可充气出炉；8、涂面漆，保护真空镀膜的金属膜层，为着色工作做准备；9.着色，面漆彻底固化后可进行染色处理。

S3将金属镶件装配至前模仁和后模仁上，形成完整的模具。

此外，前模仁和后模仁在制造的过程中还可设计为多个小镶件并通过3D打印或金属机加工制成，通过在外框模架上设置凹腔，将多个小镶件可拆卸安装在外框模架的凹腔中并使其相互配合形成具有用于注塑成型的模型腔的模仁。通过将模仁分割为一个个的小镶件，并将小镶件通过可拆卸的方式安装在中框模架中，使其中一个小镶件损坏时可对其进行快速替换，无需替换其他小镶件，避免了传统模仁镶件因为局部损坏后即被丢弃或更换的情况，增加模仁整体的使用寿命，减少了模具的维修成本。进一步地，多个小镶件在外框模架中组成的模仁的边侧通过过盈配合固定在所述凹腔中，相邻小镶件之间则在凹腔壁给予的压力下相互抵压紧密相连，从而使各个小镶件可通过外力从外框模架中轻易的拔出或插入卡紧，以实现快速更换小镶件的目的。所述小镶件可分为普通部位镶件和特殊部位镶件，特殊部位镶件即用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，普通部位镶件为通过3D打印制成的塑料镶件，特殊部位镶件为通过机加工制成的金属镶件，特殊部位镶件由于需求的精度较高，因此优选为采用传统的机加工制成的金属镶件，以延长模具的寿命、保证注塑产品的品质，而普通部位镶件优选采用通过3D打印快速制成的塑料镶件，可在几个小时或者非工作时间完成制造，以此加快模具整体的制造进程，并可减少模具整体的制造成本。

本方法实施例提供的电镀快速塑料模具的制造方法的制造方法结合了3D打印与金属机加工的优点，模仁中的普通部位采用3D打印具有制造周期短、制造成本低和注塑部件品质高的特点，可在几个小时或者非工作时间完成制造，模仁中的特定部位配合金属镶件可以延长模具寿命并快速得到美观和高品质的注塑部件，并且可以得到较好透明度的注塑样板，还可以通过设计拓扑结构减轻模具重量，来进一步减少模具制造时间和成本；采用真空电镀的方法进行电镀，镀铝后的塑料模仁热变形温度(HDT)可达到130摄氏度，同时具有耐磨性和高的硬度，并且具有优异的表面光洁度；适用于卧式或立式注塑机，适合在200吨以下锁模力的注塑机上进行注塑，适用于熔融温度在300℃以下的热塑性材料和热固性材料的注塑，特别适用于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等低附着力的热塑性材料。使用本实用新型提供的用于注塑成型的电镀快速塑料模具及其制造方法具有制造周期短、制造成本低和注塑部件品质高的特点，可在72小时之内，通过数字制造直接小批量制造出真实材料的高质量的注塑部件。

以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种用于注塑成型的电镀快速塑料模具，包括前模仁和后模仁，其特征在于，还包括安装在所述前模仁和后模仁上的金属镶件，所述金属镶件为用于形成薄骨位、深骨位或高细节和高精度部位的镶件，所述金属镶件采用金属机加工制成，所述前模仁和后模仁均采用3D打印制成，且在所述前模仁和后模仁的表面设有通过真空电镀形成的电镀层。

2.根据权利要求1所述的电镀快速塑料模具，其特征在于，所述前模仁和后模仁由热固性树脂材料或复合树脂材料中的一种或多种制成。

3.根据权利要求2所述的电镀快速塑料模具，其特征在于，所述前模仁和后模仁通过立体光刻成型技术(SLA)、连续液面制造技术(CLIP)、数字光处理成型技术(DLP)、多材料喷射技术(PolyJet)或材料喷射打印技术(MJP)直接打印制成。

4.根据权利要求1所述的电镀快速塑料模具，其特征在于，所述电镀层为镀铝层，所述前模仁和后模仁的表面还设有涂覆在所述电镀层底面的底漆和涂覆在所述电镀层顶面的面漆。

5.根据权利要求4所述的电镀快速塑料模具，其特征在于，所述底漆、电镀层和面漆的整体厚度为20-50μm，所述电镀层的厚度为0.01μm-6μm。

6.根据权利要求4所述的电镀快速塑料模具，其特征在于，所述底漆为包括乙烯基丙烯酸酯、光引发剂、聚氨酯、预聚物以及丙烯酸多元醇的UV和热双重固化型底漆，所述面漆为的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

7.根据权利要求1所述的电镀快速塑料模具，其特征在于，所述金属镶件包括主流道及唧嘴，以及用于形成铰链部位和螺纹部位的镶件。