快速模具制造技術(shù)的研究

崔 玲

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730060）

快速模具制造技術(shù)的研究

崔 玲

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730060）

快速成形與制造是一種新型技術(shù)，研究時間較短，但已能在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，且發(fā)展迅速。本文對快速模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及特點進行研究，并對其發(fā)展趨勢進行分析。

快速成形與制造 模具制造 層積技術(shù)

引言

快速成形與制造屬于層積技術(shù)，包含多種先進科學(xué)技術(shù)，如材料科學(xué)、信息與控制技術(shù)等，是制造技術(shù)快速發(fā)展下的顯著成果?？焖傩纬膳c制造技術(shù)推出后，短時間內(nèi)在汽車、家電等行業(yè)廣泛應(yīng)用，以提高產(chǎn)品設(shè)計的便捷性[1]。

1 快速模具制造技術(shù)

快速模具制造技術(shù)在實際應(yīng)用中以CAD模型為基礎(chǔ)，直接驅(qū)動實體模型或者模具，并不需要傳統(tǒng)加工工具的輔助。在實際應(yīng)用中，它能夠有效縮短產(chǎn)品設(shè)計時間，降低制造行業(yè)生產(chǎn)成本。近幾年，快速模具制造技術(shù)已經(jīng)在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。大型企業(yè)在發(fā)展建設(shè)過程中，都在積極研究快速模具制造技術(shù)，并且在設(shè)計檢驗及實驗裝配等方面取得了良好成果?？焖倌＞咧圃旃に嚵鞒倘鐖D1所示[2]。

圖1 快速模具制造技術(shù)工藝流程

快速模具制造技術(shù)基于直接或者間接離散及堆積原理，將形狀十分復(fù)雜的模具在短時間內(nèi)制造完成，同時這也是快速模具制造技術(shù)研究的重點內(nèi)容?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)能夠直接提出全新的概念或者方法，有效地將產(chǎn)品生產(chǎn)時間縮短，生產(chǎn)成本也能夠降低1/5左右。正是由于快速模具技術(shù)所具有的優(yōu)勢，它給快速變化的現(xiàn)代制造行業(yè)提供了強大的技術(shù)支持。近幾年，我國制造行業(yè)正在快速發(fā)展，很多企業(yè)已經(jīng)能夠應(yīng)用快速模具制造技術(shù)，但研究水平與國外相比還存在一定差異。所以，對快速模具制造技術(shù)進行研究具有重要意義[3]。

2 快速模具制造技術(shù)概況

快速模具制造技術(shù)自推出后，已經(jīng)有了多年發(fā)展，且形成了多種快速模具制造的新型技術(shù)。但是，快速模具制造技術(shù)共同具有的優(yōu)點就是技術(shù)先進，在實際應(yīng)用中所需要的成本較低，能夠有效縮短產(chǎn)品設(shè)計制造時間，保證產(chǎn)品制造精度?，F(xiàn)在，快速模具制造技術(shù)在實際應(yīng)用中能夠直接制造有關(guān)模具，分為直接制造和間接制造。

2.1 快速模具直接制造

快速模具直接制造是通過CAD的直接驅(qū)動，以分層堆積的形式制造出所需要的模具。正是由于其工藝流程較短，模具形成快速，操作十分便捷，所以快速模具直接制造是現(xiàn)在各界研究的主要內(nèi)容。

在快速模具直接制造眾多的工藝形式中，最為成功的是激光選區(qū)燒結(jié)。該工藝形式在實際制造中的步驟為：首先，通過激光將燒結(jié)形成層片，并且保證每一個成型的層片都沒有粉末；高溫滲銅之后，模具就制造完畢，能夠直接應(yīng)用。這種工藝形式在注射模等方面的應(yīng)用已經(jīng)取得了十分顯著的成果。直接金屬激光燒結(jié)工藝是德國研究人員研究出來的成果，是以激光選區(qū)燒結(jié)為基礎(chǔ)技術(shù)。在實際操作過程中，它并不需要使用任何粘接劑，而是直接通過金屬粉末就能夠燒結(jié)形成，所以制造出來的模型密度與金屬相似。直接金屬激光燒結(jié)工藝所生產(chǎn)出來的模型并不需要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)及滲銅，但是需要在模具表面注入高溫樹脂[4]。

快速模具在發(fā)展過程中，已經(jīng)取得了十分顯著的成績，很多工藝形式已經(jīng)能夠直接制造出高質(zhì)量的模具，但在制造行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用還處于初期階段。限制快速模具直接制造技術(shù)在實際中的應(yīng)用的主要因素有：制造過程中所需要的設(shè)備及材料成本高昂，制造出來的模具質(zhì)量難以保證且表面粗糙度較高，工作控制繁瑣等。簡言之，快速模具直接制造工藝實際上擁有良好的發(fā)展前景，但在實際應(yīng)用中對于各方面都有著較高要求，所以快速模具直接制造法還無法在實際生產(chǎn)中普遍應(yīng)用[5]。

2.2 快速模具間接制造

快速模具間接制造工藝是以快速原型作為母模具，通過其他工藝在母模具的基礎(chǔ)上，制造出所需要的模具。實際上，在制造行業(yè)內(nèi)，這種制造方法已經(jīng)應(yīng)用了較長時間，可以說快速模具間接制造是一項十分實用的技術(shù)。雖然快速模具直接制造工藝所需要的工藝較少，但是對模具精度等性能要求較低，難以滿足制造行業(yè)實際生產(chǎn)需求。而快速模具間接制造能夠?qū)⒖焖僦圃炫c傳統(tǒng)工藝形式有效結(jié)合，按照模具實際要求進行制造，從而使模具精度及表面質(zhì)量與實際情況更加吻合。所以，快速模具間接制造工藝在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。

在粉末成型快速模具間接制造工藝中，最典型的是美國研發(fā)的3D Ketool工藝。該工藝將金屬滲透及硅像膠膜有效結(jié)合，正常情況下10天內(nèi)就能夠制造出有關(guān)模型，所需要的成本也較為低廉，模具性能與鋼制材料基本相同，使用壽命較長。但是，該工藝的最大問題就是模具尺寸較大，在滲透工藝流程中可能會發(fā)生變形[6]。

3 快速模具制造的發(fā)展趨勢

在實際應(yīng)用中，快速模具制造技術(shù)最主要的目的就是縮短模具生產(chǎn)時間。雖然現(xiàn)在RT技術(shù)已經(jīng)取得了十分顯著成果，但是與工業(yè)實際生產(chǎn)的需求還存在一定差距。所以，迫切需要提高RT技術(shù)所使用的范圍，同時降低快速模具在生產(chǎn)過程中特別是大型模具制造方面所需要的經(jīng)濟成本?？焖倌＞咧圃焓褂玫牟牧线€是傳統(tǒng)模具材料，但作為一種新型工藝形式，有關(guān)模具材料及工藝都將是其主要發(fā)展方向?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)與傳統(tǒng)高速銑削相比，在表面精度較高的模具制造中，電火花工藝不可替代。其中，快速模具制造技術(shù)的一個發(fā)展趨勢就是模具表面精細復(fù)雜花紋的直接形成[7]。

4 結(jié)論

隨著經(jīng)濟全球化建設(shè)，企業(yè)在經(jīng)營建設(shè)中所需要面對的市場環(huán)境更加繁瑣。所以，企業(yè)對于產(chǎn)品生產(chǎn)時間及制造水平都提出了更加嚴苛的要求。在這種背景下，快速模具制造技術(shù)必然擁有良好的發(fā)展前景。伴隨著市場對個性化定制產(chǎn)品的需求不斷提高，模具生產(chǎn)企業(yè)面對個性化要求的用戶，如何降低模具生產(chǎn)成本，成為模具生產(chǎn)企業(yè)首先需要面對的問題。所以，快速模具必然擁有龐大的市場需求。我國對快速模具制造技術(shù)研究時間較短，與實際需求之間還存在一定差異，所以對其進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。

[1]賴耀平，劉美堅.基于RP的快速制模技術(shù)[J].模具制造，2013，（18）：50-53.

[2]鄧明，彭成允.RP技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用[J].鍛壓技術(shù)，2014，（6）：59-60.

[3]焦向東，鄧雙成，張沛.基于快速成型原理的模具制造技術(shù)[J].石汕化工高等學(xué)校學(xué)報，2002，15（1）：42-46.

[4]陳子銀.模具數(shù)控加工技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[5]朱曉春.先進制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[6]王隆太.先進制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013：23.

[7]李奇，朱江峰，江瑩.模具構(gòu)造與制造[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014：16.

Research on Rapid Tooling Manufacturing Technology

CUI Ling
(Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology, Lanzhou 730060)

Rapid prototyping and manufacturing is a new technology, which has been studied for a short time, but it has been applied in industrial production and developed rapidly. In this paper, the status quo and characteristics of rapid tooling manufacturing technology are studied, and its development trend is analyzed.

rapid prototyping and manufacturing, mold manufacturing, stacking technology