光固化增材制造模具镶件在不同注塑条件下刀具寿命评估的实验研究与热力模型构建

摘要： 由于增材制造（AM）技术能够缩短制造时间并提高成本效益，将其集成到注塑成型（IM）等不同制造工艺中的应用兴趣日益增长。本文评估了采用光固化立体成型法制造的注塑模具镶件。这些镶件直接以光敏树脂材料制成，集成于注塑模具后用于注塑生产。因此，本研究重点开发软模工艺链及注塑实验流程（详见正文）。通过研究不同注塑参数组合，确定各工艺设置对镶件性能（使用寿命、裂纹扩展、模面特征一致性）的影响。采用三维光学计量技术分析模具镶件，并评估受注塑过程影响的各类表面特征。基于COMSOL Multiphysics有限元软件建立了包含相变的三维热力学模型，用于分析注塑过程对增材制造模具的影响。通过注塑实验与数值模型共同确定了镶件失效的潜在原因。该模型还能预测模具热变形情况，并定位导致制件形状缺陷的关键区域。研究考察了25℃、50℃和100℃三种镶件温度对失效的影响，并详细讨论了凝固过程与温度变化机制。