淺析快速成形技術在鑄造模具制造中的應用

王宏偉 宮韜

摘要：進入21世紀以來在我國經濟發展的推動下，當前制造業的競爭愈發激烈。企業為了保持活力，不斷提高產品質量和其領先的產品性能。快速成形技術是一項集精密機械堯數控堯材料科學堯激光技術和計算機輔助設計為一體的新型制造技術。快速成形技術的應用，不但能夠有效的克服模具復雜性所帶來的負面影響，也能讓制造模具的成本及周期得到顯著的降低。對此本文探討分析了快速成形技術在鑄造模具制造中的應用。

關鍵詞：快速形成技術;鑄造模具;工藝原理

進入21世紀以來在我國經濟發展的推動下，當前制造業的競爭愈發激烈。現代企業需要在最短的時間內把自己的產品投放到市場中去，從而增強市場的競爭力，提高自己的經濟效益。而相關模具的開發時間比較長，制約了產品投放市場的時間，所以必須加強對相關模具的研發力度。

一、快速形成技術（RP）的基本概念

快速形成技術（RapidPrototyping，RP）也被稱為是快速原型制造技術，是一種在材料堆積法的基礎上發展出來的一種高新技術，能夠最大限度的滿足現代企業的相關要求。RPM集CAD以及機械類的工程技術于一身，可以非常精確以及快速的將設計的思想轉變成零件，為零件的制造提供低成本、高效率的保證。RP技術可以將更多的時間用于相關產品的設計以及完善上面，從而能夠在設計的過程中及時的發現相關問題，解決問題，尤其能夠解決模具生產的腳步跟不上產品的開發需要等問題。

二、快速形成技術（RP）的基本特點

RP技術的出現改變了比較傳統的模具加工方法，RP有著以下幾個方面的特點：其一，制造速度比較快;其二，性能比較穩定;其三，適應市場的速度比較快。另外，RP技術的相關形成方式與復雜的零件沒有直接的關系，可以用于比較復雜的零件制造中。另外，鑄造的工藝本身有著制造成本比較低，工藝活比較繁多，另外不受逐漸的大小以及形狀的限制。所以，從上述幾個方面來看，RP技術是復雜零件的主要解決辦法之一。

就目前的技術水平來看，比較快速的成形方法一般有以下幾種：其一，SLA（立體平板應刷成形方法）;其二，LOM（分層實體制造成形方法）;其三，SLS（選擇性激光燒結方法）;其四，FDM（融化成積成形方法）。SLA（立體平板應刷成形方法）的方法主要是通過紫外的波長來對樹脂進行全方位以及多角度的掃描，讓液態光敏樹脂產生一系列的聚合反應，在固化之后形成了一種三維的結構組織。LOM（分層實體制造成形方法）主要是通過激光束的照射從而能夠在單面上涂敷一層比較敏感的材料，在到達一定的溫度之后生成實體形狀。SLS（選擇性激光燒結方法）主要采用的是燒結好的粉末，在此基礎上生成原型。

三、快速成形技術在模具制造中的應用

（一）鑄造金屬模

1.間接制造金屬模具

所謂間接制造金屬模具，即是通過“RPM”的應用，首先制造出過渡模，然后通過一系列的加工工序來獲得相應的模型。從目前的情況來看，我國模具領域中，主要具有兩種常見的簡介制造金屬模具方法：一是通過熔模制造法來制造鋼模。在采用熔模制造法進行鋼模的制造過程中，我們需要對兩種情況進行充分的考慮，即單件鋼鐵型腔的制作與多件鋼鐵型腔的制作，這兩者在制作的方法上并不完全相同。

2.直接制造金屬模具

直接沉積成形與直接制作鑄造型殼并滲金屬填實，是直接制造金屬模具的兩種主要手段。首先，是直接沉積成形。其方法能夠通過選域激光燒結技術的采用來在青銅粉末內直接將不銹鋼粉末包裹進行燒結。這種方法不但能夠讓制件的強度問題得以解決，也能夠真正的滿足制件的精度實際要求，但缺點是工藝較為復雜。其次，是直接制作鑄造型殼、滲金屬。“SLS”所制作的金屬模具通常都會具有多孔性的結構，因此可以通過滲入金屬液方法的采用來對其加以填實，最終形成金屬模具。

（二）消失模

消失模主要采用的是SLS的新工藝方法來構建出原型，在經過燒結方法的處理之后，可以制造出消失模，從而制造出生產金屬的相關鑄件。在此方法來看，其主要攻克的方向是金屬的流動性能以及鑄件的質量，降低燒結體密度。在氣化的生產工藝過程中。利用好傳統的聚苯乙烯，把與蠟像比較好的敏感度以及氣化溶解度合理的融合起來。此模具有著以下幾個方面的特點：其一，表面的質量好;其二，雜質較少;其三，燒結體的強度高。另外，在經過拋光技術處理之后，在表面上的鍍層可以有效的消除氣孔，從而比較明顯的提高尺寸的形狀以及質量，并且將不銹鋼等材料的鑄造變得更為高質量化。

（三）木模

木模的制造過程一般采取傳統的手工藝，因此制作時間較長，精確度較低，相對一些比較復雜的鑄件來說，木模的制造過程太過于困難，而且制造此模具的師傅需要經過很多年時間的經驗累積，才能夠制造出一個比較好的模具。現代企業主要利用的是SLA以及LOM（的方式方法來代替傳統的工藝鑄造。

四、快速成型制模技術的應用

（一）在汽車工業中

在汽車行業，覆蓋總的特點是院材料薄，尺寸大，形狀復雜，表面質量高。一個由身體最有個性和改變面板，加工制造，模具投資大，風險大，成本高，周期長。制造的快速模具制造方法是由華中科技大學開發，噴涂高熔點合金，具有模具精度高，表面質量好，經濟耐用，模具尺寸的限制，產品可以形成批量的特點，對中國汽車，摩托車覆蓋件模具的生產潛力。此外，快速模具制造技術制造，也可以用在汽車，摩托車，發動機，氣缸蓋和內部的其他部分。

（二）在航空航天工業中

在航空航天工業，如模型火箭發動機殼體泵樣機零部件的制造，與傳統的硬加工法加工的產品，必須通過模具原型。據估計，8個月的開放時間，至少300000元的費用。用快速成型方法制成的塑料產品樣品為模板，將硅模具。凹模固定在標準模具，澆注硅橡膠等待12～20h，待完全固化硅橡膠沿預定的分模線割一刀劃開，對砂型鑄造，泵殼鑄件合格件可在2個月內生產完成，必要的加工之后，就可以安裝運行。試驗全期是原來方法的2/3，成本節約3/4。

五、結束語

總之，作為一種具有廣泛應用前景、且在不斷完善的高新技術，快速成形技術必然會隨著市場競爭的日趨激烈而越來越被各個企業所應用。它的應用，對于企業的發展而言，必然將起到關鍵性的作用，能夠為企業帶來巨大的經濟效益。同時，作為一門多類學科交叉的專業技術，快速成形技術的發展也會對相關產業、技術的發展起到一個助推的作用。

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