基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù)研究

沈曉偉

摘 要：基于科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的快速成型技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，快速成型技術(shù)將精密機(jī)械、數(shù)控、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等有機(jī)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(shù)自身的優(yōu)勢(shì)能夠快速的提升模具制造速度，大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間及模具的制造時(shí)間，所以受到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可，該種制造技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)前重要的研究課題及制造行業(yè)的核心技術(shù)。因此，就基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù)的研究意義重大。本文圍繞此展開(kāi)了深入的探究，首先就快速成型技術(shù)展開(kāi)了一系列的概述，分析了快速成型技術(shù)及快速成型技術(shù)的主要特征，然后分析了基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù)，最后就基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，對(duì)提升快速成型技術(shù)的發(fā)展速度，有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：快速成型；快速模具；模具制造；技術(shù)；研究；發(fā)展

1 緒論

隨著時(shí)代的變遷，社會(huì)大環(huán)境的迅猛發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)也迎來(lái)了發(fā)展的春天，并且制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，企業(yè)想要生存，想要進(jìn)一步發(fā)展就必須促進(jìn)自身產(chǎn)品性能及質(zhì)量的提升，不斷研究開(kāi)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(kāi)發(fā)成本作為主要目標(biāo)。在新型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，縮短模具制造需要的成本和時(shí)間是有效降低成本的關(guān)鍵，快速成型技術(shù)的融入就是有效的降低快速模具開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。下面就基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù)展開(kāi)深入的探究。

2 關(guān)于快速成型技術(shù)的概述

2.1 快速成型技術(shù)

快速成型技術(shù)是科學(xué)技術(shù)水平快速發(fā)展的產(chǎn)物，將多項(xiàng)新型制造技術(shù)融為一體，例如精密機(jī)械制造技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)等，快速成型技術(shù)先借助CAD數(shù)據(jù)，然后在快速成型機(jī)的支持下形成模具原型。快速成型技術(shù)的基本原理就是堆積成型技術(shù)，三維形體被沿著幾個(gè)方向被分解，生產(chǎn)形體的各個(gè)截線、截點(diǎn)、截面就是業(yè)界所講的離散線、離散點(diǎn)及離散面，將這些離散體通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)化變?yōu)閷?shí)體，按照原來(lái)堆積的順序還原成實(shí)體形狀。

2.2 快速成型技術(shù)的主要特點(diǎn)

2.2.1具有快速性的特點(diǎn)

快速性是快速成型技術(shù)的首要特點(diǎn)，從利用CAD技術(shù)規(guī)劃開(kāi)始到樣機(jī)的生產(chǎn)的零件，僅僅需要幾個(gè)到幾十刻鐘，所以同傳統(tǒng)的成型方法相比，速度非常快。因此快速成型技術(shù)在新型工業(yè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和管理中有廣泛的應(yīng)用比較合理。

2.2.2.具有制造設(shè)計(jì)一體化的特點(diǎn)

具有設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一體化的障礙，但是離散堆積處理將CAD以及CAM有機(jī)的融合起來(lái)。

2.2.3具有自由成型制造的特點(diǎn)

具有自由成型制造的特點(diǎn)，結(jié)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(shè)計(jì)的效率，縮短了產(chǎn)品研發(fā)所需要的時(shí)間；其次，不會(huì)受到復(fù)雜的零件形狀的限制和影響，使用具有很強(qiáng)的靈活性。

2.2.4具有高度的柔性特點(diǎn)

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

2.2.5具有材料的廣泛性特點(diǎn)

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

2.2.6具有高度的技術(shù)集成性特點(diǎn)

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

2.2.7具有快速制造加工的特點(diǎn)

快速成型技術(shù)打破了傳統(tǒng)加工制造技術(shù)的束縛，創(chuàng)造了一個(gè)快速成型的先例，沒(méi)有工具的部門(mén)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(gè)方面的使用優(yōu)勢(shì)。首先，快速制造自由表面和形狀復(fù)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(shù)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(huì)造成刀具的損壞；加工過(guò)程的噪聲很小，振動(dòng)也比較小；具有很高的加工效率，能夠快速制造出新的磨具。

3 基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù)的研究

為了獲得真實(shí)存在的產(chǎn)品，需要有快速的批量生產(chǎn)的能力，結(jié)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(chēng)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(shí)間進(jìn)行產(chǎn)品性能的測(cè)試及有效的開(kāi)展試運(yùn)行操作，能夠快速可靠的投入到市場(chǎng)。在國(guó)防、航空產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用，一般在小批量的制造生產(chǎn)中應(yīng)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(shù)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(shí)候有著廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)的圖案比較精美，所以受到的關(guān)注程度比較高；其次是樹(shù)脂澆注法，硅膠模具適用的范圍比較窄，如果大批量的進(jìn)行生產(chǎn)，需要借助環(huán)氧樹(shù)脂模具快速成型系統(tǒng)，基體材料的選擇為有機(jī)或無(wú)機(jī)復(fù)合材料的液體環(huán)氧樹(shù)脂。金屬噴涂法相比較其他的生產(chǎn)方法，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，并且周期不長(zhǎng)，腔和表面紋理可以一次成型，具有很強(qiáng)的耐磨性能，在生產(chǎn)過(guò)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(qiáng)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(kāi)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(yīng)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(shí)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(shù)的具體應(yīng)用

3.3.1在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用

快速成型模具制造技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛，材料薄、大尺寸、形狀不規(guī)則是汽車(chē)行業(yè)覆蓋件的特點(diǎn)。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(jì)適用、模具尺寸限制等特點(diǎn)，在汽車(chē)覆蓋件模具生產(chǎn)中有很大的應(yīng)用潛力。當(dāng)然快速成型模具制造技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸蓋等部門(mén)的加工中也有著廣泛的應(yīng)用。

3.3.2在航天航空工業(yè)中的應(yīng)用

快速成型技術(shù)在航空航天事業(yè)的發(fā)展中也有廣泛的應(yīng)用，例如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體泵樣機(jī)零部件的制造，借助快速成型技術(shù)制作完成的塑料產(chǎn)品為模板、將橡膠模具、凹槽固定在標(biāo)準(zhǔn)模具，等待12小時(shí)左右，當(dāng)完全固化硅橡膠沿著預(yù)定的分模線劃開(kāi)，對(duì)砂型鑄造，泵殼鑄件合格件可以在兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)，節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間以及生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)大環(huán)境的進(jìn)一步發(fā)展，快速成型技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越大，市場(chǎng)對(duì)于快速成型產(chǎn)品的需要數(shù)量以及需求種類(lèi)越來(lái)越多，快速成型模具制造技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)為，新工藝新材料的廣泛使用；鑄造成本需要進(jìn)一步的降低這快速模具制造技術(shù)發(fā)展需要重點(diǎn)突破的方向；模具表面精細(xì)復(fù)雜花紋直接成型也是快速模具制造技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)；借助CAE技術(shù)以及虛擬制造技術(shù)，促進(jìn)模具材料的選擇以及組合更加優(yōu)化，促進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)以及生產(chǎn)效率的提升。

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