掌握聚氨酯铸造：可靠、经济高效的零件的关键设计原则

发布于2024年1月9日

聚氨酯铸造是一种多功能、经济高效的制造方法，可与注塑成型的精度相媲美，同时大大减少模具时间和费用。通过使用柔性硅胶模具，制造商可以在几天而不是几周内生产出高质量的最终用途零件，这使得这种方法非常适合桥接工具、小批量运行、快速原型制作、接头制造以及凸起字母等复杂细节。

该过程从主模型开始——通常是最终零件的 3D 打印复制品。该图案被完全封装在液体硅胶中，固化，然后切成两半。去除模型后，模具就可以用合适的聚氨酯树脂进行第二次铸造了。

聚氨酯树脂的性能可以与注塑成型中使用的热塑性塑料相媲美，并且往往超过其性能。然而，实现一致的高性能零件需要严格的可制造性设计 (DFM)。以下是确保成功的最关键准则。

公差

所有制造过程都会出现一些变化，因此设计人员必须考虑到这一点。聚氨酯铸件通常满足每英寸 ±0.015 英寸或 ±0.003 英寸的公差（以较大者为准）。在大多数情况下，由于树脂的热膨胀和硅胶模具的热响应，预计收缩率为 +0.15%。

尖角或精细字体在冷却过程中可能会稍微变圆，这会影响细节清晰度。为了保持清晰度，请考虑在成型前使用微纹理或 SPI 表面处理主模型。还可以使用抛光、定制饰面或着色（包括 Pantone 匹配颜色）等后处理选项，但它们会增加成本。

保持最小壁厚为 0.040 英寸（1 毫米）。对于非常小的部件，可以实现薄至 0.020 英寸（0.5 毫米）的壁，但较大的部件需要更厚的壁来保持结构完整性。

均匀的壁厚可最大限度地减少收缩变化并降低固化过程中变形的风险。仅在绝对必要时才引入可变厚度。

聚氨酯铸造通常用于桥梁模具、小批量生产、快速原型制作、制造接头以及制造具有精细细节（例如凸起字母）的零件。

与金属注塑模具不同，硅胶模具可容纳底切，且损坏风险最小。拔模角度也不太重要，但采用 3-5 度的拔模可以减少模具应力并延长模具寿命。

肋骨加强零件，但必须正确定向。根据经验，肋的高度不应超过其宽度的三倍，并且墙壁附件处的肋的宽度应为壁厚的 40-60%。所有内角的圆角半径应至少为壁厚的 25%，以最大限度地提高弯曲刚度。

凸台为螺钉、销钉和其他紧固件提供可靠的配合点。使用大约为壁厚 25% 的基础半径可防止紧固件老化。内部凸台角应具有 0.060 英寸（1.5 毫米）的圆角半径，以避免凹痕。保持凸台高度低于标称壁厚的 60%，以限制收缩。

只有遵循设计和制造最佳实践，聚氨酯铸造才能实现交货时间短、成本低和设计灵活性。注意材料属性、公差和几何考虑因素至关重要，尤其是在扩大生产时。

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