基于快速成型技術的快速模具制造技術研究

沈曉偉

摘 要：基于科學技術快速發(fā)展的快速成型技術在很多領域都得到了廣泛的應用，快速成型技術將精密機械、數(shù)控、激光技術、計算機輔助設計等有機的融為一體，具有高度的柔韌性及快速性，由于快速成型技術自身的優(yōu)勢能夠快速的提升模具制造速度，大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間及模具的制造時間，所以受到了業(yè)界的廣泛認可，該種制造技術已經(jīng)成為了當前重要的研究課題及制造行業(yè)的核心技術。因此，就基于快速成型技術的快速模具制造技術的研究意義重大。本文圍繞此展開了深入的探究，首先就快速成型技術展開了一系列的概述，分析了快速成型技術及快速成型技術的主要特征，然后分析了基于快速成型技術的快速模具制造技術，最后就基于快速成型技術的快速模具制造技術的發(fā)展趨勢進行了探討，對提升快速成型技術的發(fā)展速度，有一定的借鑒意義。

關鍵詞：快速成型；快速模具；模具制造；技術；研究；發(fā)展

1 緒論

隨著時代的變遷，社會大環(huán)境的迅猛發(fā)展，我國制造業(yè)也迎來了發(fā)展的春天，并且制造業(yè)的市場競爭越來越激烈，企業(yè)想要生存，想要進一步發(fā)展就必須促進自身產(chǎn)品性能及質(zhì)量的提升，不斷研究開發(fā)新產(chǎn)品，將提升產(chǎn)品的制造質(zhì)量，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本作為主要目標。在新型產(chǎn)品的開發(fā)過程中，縮短模具制造需要的成本和時間是有效降低成本的關鍵，快速成型技術的融入就是有效的降低快速模具開發(fā)的關鍵。下面就基于快速成型技術的快速模具制造技術展開深入的探究。

2 關于快速成型技術的概述

2.1 快速成型技術

快速成型技術是科學技術水平快速發(fā)展的產(chǎn)物，將多項新型制造技術融為一體，例如精密機械制造技術，計算機輔助設計技術、數(shù)控技術、電子技術、激光技術等，快速成型技術先借助CAD數(shù)據(jù)，然后在快速成型機的支持下形成模具原型?？焖俪尚图夹g的基本原理就是堆積成型技術，三維形體被沿著幾個方向被分解，生產(chǎn)形體的各個截線、截點、截面就是業(yè)界所講的離散線、離散點及離散面，將這些離散體通過一系列的轉(zhuǎn)化變?yōu)閷嶓w，按照原來堆積的順序還原成實體形狀。

2.2 快速成型技術的主要特點

2.2.1具有快速性的特點

快速性是快速成型技術的首要特點，從利用CAD技術規(guī)劃開始到樣機的生產(chǎn)的零件，僅僅需要幾個到幾十刻鐘，所以同傳統(tǒng)的成型方法相比，速度非?？?。因此快速成型技術在新型工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和管理中有廣泛的應用比較合理。

2.2.2.具有制造設計一體化的特點

具有設計制造一體化的特征，由于CAPP系統(tǒng)自身的落后性，很難克服快速成型設計一體化的障礙，但是離散堆積處理將CAD以及CAM有機的融合起來。

2.2.3具有自由成型制造的特點

具有自由成型制造的特點，結合了具體零件的特征形狀，不需要借助特殊的工具就可以自由的成型，所以提高了設計的效率，縮短了產(chǎn)品研發(fā)所需要的時間；其次，不會受到復雜的零件形狀的限制和影響，使用具有很強的靈活性。

2.2.4具有高度的柔性特點

借助CAD技術，能夠就設置好的參數(shù)進行靈活的調(diào)整，然后參數(shù)調(diào)整后就可以生產(chǎn)出來形狀不同的模型。

2.2.5具有材料的廣泛性特點

快速成型技術的應用非常廣泛，不僅僅是在塑料模型的生產(chǎn)中有應用，在金屬材料、復合材料、紙類材料、陶瓷材料等方面的生產(chǎn)中也有廣泛的應用。

2.2.6具有高度的技術集成性特點

將計算機技術，快速成型技術、數(shù)控技術、激光技術、材料機械的控制集成有效的融為一體，具有高度的技術繼承性，符合時代發(fā)展需要。

2.2.7具有快速制造加工的特點

快速成型技術打破了傳統(tǒng)加工制造技術的束縛，創(chuàng)造了一個快速成型的先例，沒有工具的部門利用疊加層處理方式，相比較傳統(tǒng)的切削加工方法，快速成型工具有以下幾個方面的使用優(yōu)勢。首先，快速制造自由表面和形狀復雜的零件，降低了制造成本及新產(chǎn)品的研制周期；快速成型技術不需要接觸就可以完成加工，不需要使用切削工具，所以不會造成刀具的損壞；加工過程的噪聲很小，振動也比較?。痪哂泻芨叩募庸ば?，能夠快速制造出新的磨具。

3 基于快速成型技術的快速模具制造技術的研究

為了獲得真實存在的產(chǎn)品，需要有快速的批量生產(chǎn)的能力，結合具體的原材料的不同，可以將磨具成型的方法產(chǎn)生的模具分為軟質(zhì)模具及硬直模具。

3.1 軟質(zhì)模具

之所以稱之為軟質(zhì)模具就是由于使用性質(zhì)比較柔軟的的物質(zhì)作為材料，例如橡膠、鋁合金等，同傳統(tǒng)意義上的鋼鐵材料有很大的不同，軟模具的制造成本更低，并且生產(chǎn)周期較短，有充足的時間進行產(chǎn)品性能的測試及有效的開展試運行操作，能夠快速可靠的投入到市場。在國防、航空產(chǎn)品的生產(chǎn)領域有較為廣泛的應用，一般在小批量的制造生產(chǎn)中應用比較廣泛。目前，常用的軟質(zhì)模具的制造方法主要有硅膠澆注法、電鑄法、樹脂澆注法等。硅膠澆筑法在生產(chǎn)一些柔韌性及彈性較好的產(chǎn)品的時候有著廣泛的應用，產(chǎn)品結構復雜，生產(chǎn)的圖案比較精美，所以受到的關注程度比較高；其次是樹脂澆注法，硅膠模具適用的范圍比較窄，如果大批量的進行生產(chǎn)，需要借助環(huán)氧樹脂模具快速成型系統(tǒng)，基體材料的選擇為有機或無機復合材料的液體環(huán)氧樹脂。金屬噴涂法相比較其他的生產(chǎn)方法，工藝相對簡單，并且周期不長，腔和表面紋理可以一次成型，具有很強的耐磨性能，在生產(chǎn)過程中有著高精密度；電鑄制模法，利用該種方法制造的模具具有很強的精密度，所以適合于精密度高，形狀不規(guī)則的圖案的模具的制造。

3.2 硬質(zhì)模具

軟質(zhì)模具適合于產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量不多的生產(chǎn)，所以硬質(zhì)模具還是必須要使用的模具，硬直模具加工方式有電火花加工法，熔模精密鑄造法及陶瓷型精密鑄造法等。電火花加工法將RPM作為原型，借助鋼模具電火花加工，具有的制造流程是RPM作為原型，開展三維砂輪，最后是石墨電極；熔模精密鑄造法，一般在大批量模具的生產(chǎn)中應用廣泛，采用熔模生產(chǎn)工藝生產(chǎn)鋼模，大部分RPM原型都可以作為母模精密鑄造。陶瓷型精密鑄造法，在生產(chǎn)單件或數(shù)量小的模具的時候可以使用陶瓷鋼模鑄造工藝。

3.3 快速成型模具制造技術的具體應用

3.3.1在汽車工業(yè)中的應用

快速成型模具制造技術在汽車工業(yè)中的應用比較廣泛，材料薄、大尺寸、形狀不規(guī)則是汽車行業(yè)覆蓋件的特點。由于快速模具制造方法具有精密度高、表面質(zhì)量佳、經(jīng)濟適用、模具尺寸限制等特點，在汽車覆蓋件模具生產(chǎn)中有很大的應用潛力。當然快速成型模具制造技術在發(fā)動機，氣缸蓋等部門的加工中也有著廣泛的應用。

3.3.2在航天航空工業(yè)中的應用

快速成型技術在航空航天事業(yè)的發(fā)展中也有廣泛的應用，例如火箭發(fā)動機殼體泵樣機零部件的制造，借助快速成型技術制作完成的塑料產(chǎn)品為模板、將橡膠模具、凹槽固定在標準模具，等待12小時左右，當完全固化硅橡膠沿著預定的分模線劃開，對砂型鑄造，泵殼鑄件合格件可以在兩個月時間內(nèi)完成生產(chǎn)，節(jié)約了生產(chǎn)時間以及生產(chǎn)成本。

4 結語

隨著社會大環(huán)境的進一步發(fā)展，快速成型技術的應用范圍越來越大，市場對于快速成型產(chǎn)品的需要數(shù)量以及需求種類越來越多，快速成型模具制造技術未來的發(fā)展趨勢為，新工藝新材料的廣泛使用；鑄造成本需要進一步的降低這快速模具制造技術發(fā)展需要重點突破的方向；模具表面精細復雜花紋直接成型也是快速模具制造技術的未來發(fā)展趨勢；借助CAE技術以及虛擬制造技術，促進模具材料的選擇以及組合更加優(yōu)化，促進產(chǎn)品品質(zhì)以及生產(chǎn)效率的提升。

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