引言

　　隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展扼希，新的技術革命不斷取得新的進展和突破艇棕，技術的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟增長的重要因素咽瓷。市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展崔挖，促使工業(yè)產(chǎn)品越來越向多品種贸街、小批量、高質量狸相、低成本的方向發(fā)展薛匪，為了保持和加強產(chǎn)品在市場上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期荡档、生產(chǎn)周期越來越短腥默，于是對制造各種產(chǎn)品的關鍵工藝裝備—模具的要求越來越苛刻。

　　一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益俭般，使得模具向著高速匿微、精密、長壽命方向發(fā)展篙袄；另一方面企業(yè)為了滿足多品種抚揖、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快接骄、贏得市場的需要瓢宝，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟的方向發(fā)展锈犯。計算機语验、激光道葬、電子、新材料澜驮、新技術的發(fā)展陷揪，使得快速經(jīng)濟制模技術如虎添翼，應用范圍不斷擴大杂穷，類型不斷增多悍缠，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益和社會效益越來越顯著。 

　　 2快速經(jīng)濟制模技術類型

　　快速經(jīng)濟制模技術與傳統(tǒng)的機械加工相比耐量，具有制模周期短飞蚓、成本低、精度與壽命又能滿足生產(chǎn)上的使用要求廊蜒，是綜合經(jīng)濟效益比較顯著的一類制造模具的技術趴拧，概括起來，有以下幾種類別山叮。

　　2.1快速原型制造技術

　　快速原型制造技術簡稱RPM著榴，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術。美國屁倔、日本脑又、英國、以色列蛹暗、德國寝典、中國都推出了自己的商業(yè)化產(chǎn)品，并逐漸形成了新型產(chǎn)業(yè)伺亭。

　　RPM是電腦、激光婶苦、光學掃描呀埠、先進的灤筒牧稀⒓撲慊ㄖ杓?CAD)吴位、計算機輔助加工(CAM)颠请、數(shù)控(CNC)綜合應用的高新技術。在成型概念上以平面離散嚣刺、堆積為指導誉倦，在控制上以計算機和數(shù)控為基礎，以最大柔性為總體目標揪孕。它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法肿夜，對制造業(yè)的變革是一個重大的突破，利用RPM技術可以直接或間接地快速制模梧杯，該技術已被汽車色查、航空、家電、船舶秧了、醫(yī)療跨扮、模具等行業(yè)廣泛應用。下面簡述一下目前已經(jīng)商業(yè)化的幾種典型快速成型工藝验毡。 

　　2.1.1激光立體光刻技術(SLA)

　　SLA技術是交計算機CAD造型系統(tǒng)獲得制品的三維模型衡创，通過微機控制激光，按著確定的軌跡晶通，對液態(tài)的光敏樹脂進行逐層掃描璃氢，使被掃描區(qū)層層固化，連成一體录择，形成最終的三維實體拔莱，再經(jīng)過有關的最終硬化打光等后處量，形成制件或模具隘竭。

　　激光立體光刻技術主要特點是可成型任意復雜形狀塘秦，成型精度高，仿真性強劲吐，材料利用率高钩厕，性能可靠，性能價格比較高拣九。適合產(chǎn)品外型評估舌恒、功能實驗、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟模具含薄。但該技術所用的設備和光敏樹脂價格昂貴瞒籍，使其成本較高。

　　2.1.2疊層輪廓制造技術(LOM)

　　LOM技術是通過計算機的三維模型谓牢，利用激光選擇性地對其分層切片奇忆，將得到的各層截面輪廓層層粘結，最終疊加成三維實體產(chǎn)品巩烤。

　　其工藝特點是成型速度快享处，成型材料便宜、成本低铡喊，因無相變喝撒，故無熱應力、收縮诅岩、膨脹讳苦、翹曲等，所以形狀與盡寸精度穩(wěn)定按厘，但成型后廢料塊剝離較費事医吊，特別是復雜件內(nèi)部的廢料剝離钱慢。該工藝適用于航空、汽車等和中體積較大制件的制作卿堂。

　　2.1.3激光粉末選區(qū)燒結成型技術(SLS)

　　SLS技術是將計算機的三維模型通過分層軟件將其分層束莫，在計算機控制下，使激光束依據(jù)分層的切片截面信息對粉末逐層掃描草描，掃描到的粉末燒結固化(聚合览绿、燒結、粘結穗慕、化學反應等)饿敲，層層疊加，堆積成三維實體制件逛绵。

　　該技術最大特點是能同時用幾種不同材料(聚碳酸脂怀各、聚乙烯氯化物、石蠟简揍、尼龍士挽、ABS、鑄造砂)制造一個零件碑裤。

　　2.1.4熔融沉積成型技術(FDM)

　　FDM技術是由計算機控制可擠出熔融狀態(tài)材料的噴嘴您脂，根據(jù)CAD產(chǎn)品模型分層軟件確定的幾何信息，擠出半流動狀態(tài)的熱塑材料沉積固化成精確的實際制件薄層 电动，自下而上層層堆積成一個三維實體蛀田，可直接做模具或產(chǎn)品。

　　2.1.5三維印刷成型技術(3D-P)

　　3D-P技術用微機控制一個連續(xù)噴墨印刷頭褂洽，依據(jù)分層軟件逐層選擇性地在粉末層上沉積液體粘結材料乖阐，最終由順序印刷的二維層堆積成一個三維實體，猶如不使用激光的快速制模技術痛祈。該技術主要應用在金屬陶瓷復合材料的多孔陶瓷預成型件上臭器，其目標是由CAD產(chǎn)品模型直接生產(chǎn)模具或功能性制作。

　　2.2表面成型制模技術

　　表面成型制模技術蔚便，主要是利用噴涂、電鑄豌蟋、化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術廊散，實際應用中包括以下幾種類型。

　　2.2.1電弧噴涂成型制模技術

　　電弧噴涂成型技術的原理是：利用2根通電的金屬絲之間產(chǎn)生電弧的熱量將金屬絲熔化梧疲，依靠高壓氣體將其充分霧化允睹，并給予一定的動能，高速噴射在樣模表面幌氮，層層鑲嵌缭受，形成一金屬殼體胁澳，即型腔的內(nèi)表面，再用充填基體材料(一般為金屬粉粒與樹脂的復合材料)加以支撐加固米者，提高其強度和剛性韭畸，連同金屬模架組合成模具。

　　這種制模技術工藝簡單蔓搞、成本低胰丁，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個小時喂分，節(jié)省能源和金屬材料熔又，一般型腔表面僅2-3mm厚，仿真性極強吱裙，花紋精度可達到0.5μm非宝。

　　目前該技術被廣泛地用于飛機、汽車的內(nèi)飾件模具臭颈、家電券转、家俱、制鞋硼挡、美術工藝品等表面形狀復雜及花紋精細的各種聚氨酯制品的吹塑恤朝、吸塑、PVC注射版绢、PU發(fā)泡及各類注射成型模具中棕虫。

　　2.2.2電鑄成型技術 

　　電鑄成型技術的原理同電鍍一樣，是依樣模(現(xiàn)成制品或按制品圖紙制成的母模)為基準(陰極)玄冬，置放在電鑄液中(陽極)第哲，使電鑄液中的金屬離子還原后一層一層地沉積在樣模上，形成金屬殼體颜懊，將其剝離后财岔，與樣模接觸的表面即為模具的型腔內(nèi)表面。

　　該技術主要特點是節(jié)省材料河爹、模具制造周期短匠璧，電鑄層硬度可達40HRC，提高了耐磨性和壽命咸这，粗糙度夷恍、尺寸精度與樣模完全一致，適用于注射媳维、吸塑酿雪、吹塑、搪塑侄刽、膠木模指黎、玻璃模朋凉、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造。

　　2.2.3型腔表面精細花紋成型的蝕刻技術

　　蝕刻技術是光學醋安、化學杂彭、機加工綜合應用的一種技術，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片接碘，再把膠片上的花紋圖案復制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上弦蜀，經(jīng)過化學處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護層班域，再根據(jù)模具材質栋负，選擇相應蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具內(nèi)表面上巨啤。

　　該技術的主要特點是時間短倒忌、費用低，修補破損花紋圖案可做到天衣無縫抖躺。

　　2.3澆鑄成型制模技術澆鑄成型制模技術的共同特點是依樣件為基準涉床，澆鑄出凸、凹模勇斜，型腔表面不需要機械加工迅忆。實際制模中主要有以下幾種類型。

　　2.3.1鉍錫合金制模技術 

　　鉍錫合金快速制模技術是經(jīng)樣件為基準树家，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點138℃苇裤，脹縮率萬分之三)為材料，有精密鑄造的方法同時鑄出凸模摩泪、凹模笆焰、壓邊圈的一種技術。該技術的特點是制模成本低见坑，合金可重復使用嚷掠，制造周期短，尺寸精度高荞驴，形狀不皆、尺寸與樣件完全相符，一次鑄模壽命可達500-3000件熊楼，非常適合新產(chǎn)品開發(fā)粟焊、工藝驗證、樣品試制及中小批量和平孙蒙。

　　2.3.2鋅基合金制模技術 

　　這是一種以樣件(或樣模)為基準，以熔點為380℃左右的鋅基合金為材料悲雳，分別澆注凸挎峦、凹模香追，原則上型腔表面不進行機械加工的一種制模技術。該技術特點是制模成本低危葵、周期短带漆，適用于制作薄板大型拉伸模、沖裁模及塑料模蠢缚。

　　2.3.3樹脂復合成型模具技術

　　這是一種以樣模(或工藝模型)為基準狐绽，以樹脂或其復合材料為流體材料，先澆注出凸(凹)模锐校，再依據(jù)凸(凹)模貼上蠟片(間隙層)躺冕，澆注凸(凹)模。該技術成型的型腔表面不需機械加工矮按。

　　該技術與CAD/CAM相結合畔怎，特點是模具尺寸精度高、制造周期短膨泄、成本低者妆，是新產(chǎn)品試制、小批量生產(chǎn)工藝裝備的新途徑段丸。適用于制作大型覆蓋件拉伸模(也可局部鑲鋼)喘疹、真空吸塑、聚氨酯發(fā)泡成型模饰及、陶瓷模蔗坯、仿型靠模、鑄造模等旋炒。

　　2.3.4硅橡膠制模技術該技術以制件原型或模型為基準步悠，將柔態(tài)硅橡膠制做成塊，再靠高壓力與模型完全吻合瘫镇。

　　2.4擠壓成型技術

　　2.4.1冷擠壓成型

　　利用鈹銅合金的良好的導熱性和穩(wěn)定性鼎兽，經(jīng)固熔時效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔铣除。其特點是制造周期短谚咬，型腔精度高(IT7級)，表面粗糙度Ra=0.025μm,強度高尚粘，壽命可達50萬次择卦，無環(huán)境污染。

　　2.4.2超塑成型制模技術

　　該技術是利用金屬材料在細化晶粒郎嫁、一定成型溫度秉继、低變形速率條件下，材料具有最佳超塑性時源相，將事先制作好的凸模折司，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經(jīng)濟制模技術横罪。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。

　　2.5無模多點成形技術

　　無模多點快速成形技術是以CAD/CAM/CAT技術為主要手段耿把，利用計算機控制高度可調(diào)基本體群形成上下成形面蚂悯，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對板料進行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進制造技術。此項技術可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)舍仙，提高材料的成形極限蒜薇，可反復成形，以此消除材料內(nèi)部的殘余應力云钻，實現(xiàn)無回彈成形脯堂。

　　2.6凱維朗(KEVRON)鋼帶沖裁落料制模技術

　　新型鋼帶沖裁落料制模技術是一種不同于一般具有凸、凹模結構的鋼帶模盾摹，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經(jīng)濟制模技術嬉竞。這種模具重量輕，一般只有200kg厉斟，加工精度為±0.35-0.50mm挚躯，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工。壽命可達到5-25萬次擦秽，制造成本低码荔。

　　2.7模具毛坯的快速制造技術—實型鑄造

　　由于大量的模具是屬于單件或小批量生產(chǎn)，模具毛坯的制造質量和周期及成本對最終的模具質量和周期及成本的影響是至關重要的感挥。

　　現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術缩搅，所謂實型鑄造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木模或金屬模触幼，造型后不需取出模型硼瓣，便可以澆鑄，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下置谦，迅速燃燒氣化而消失堂鲤，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件媒峡。實型鑄造在實際應用中有下列幾種情況瘟栖。

　　2.7.1干砂實型鑄造

　　即用55-100目的全干沒有任何粘結劑的石英砂造型，用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂掛0.2-1mm厚透氣性良好的耐火涂料層谅阿，以提高鑄件表面光潔度虽苫，防止粘砂或塌箱。

　　2.7.2負壓實型鑄造

　　負壓實型鑄造又稱V法造型碴秽。該技術是使用全干而無粘結劑的石英砂做型砂沾陡，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封條件下，讓整個鑄型在負壓條件下(真空度0.4-0.67MPa)進行液體金屬澆鑄蔫沐，鑄件凝固后解除負壓即可得到表面光潔的鑄件梅柑。

　　2.7.3樹脂砂實型鑄造

　　利用樹脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型瓢疤，在常溫、常壓下進行液體金屬澆鑄而制取鑄件愤凭。利用實型鑄造的技術制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9級)窥窜，加工余量小(一般在5mm左右)，不需要拔模斜度原俘，不需要制型芯與泥芯撐划烫，節(jié)省金屬材料，節(jié)省做木模型的木材竿刁，制造周期短黄锤，成本低。該技術適合大型食拜、復雜鸵熟、單件模具毛坯的生產(chǎn)。陶瓷型精鑄负甸、失蠟精鑄等技術在提高模具毛坯精度流强、降低加工工時、縮短制造周期呻待、降低成本等方面也顯示出其特有的優(yōu)越性打月。

　　2.8其它方面技術為了簡化模具的結構設計，降低模具成本蚕捉，縮短模具制造周期奏篙，在國內(nèi)外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術的應用，如快換模架迫淹、沖壓單元秘通、刃口堆焊、鑲塊鑄造柔睡、氮氣彈簧等烘梭。

　　2.8.1氮氣彈簧在模具上的應用

　　氮氣彈簧是一種新型彈性功能部件，用它代替彈簧棺莱、橡膠螺子、聚氨酯或者氣墊，它能夠準確地提供壓邊力陕券，在較小空間便可產(chǎn)生較大初始彈壓力偏笋，不需預緊，在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點位置可隨時莱艺、準確捉痰、方便地調(diào)整，簡化模具拉伸榄集、壓邊湖吭、卸料等結構，簡化模具設計苗率，縮短制模周期碉渡，調(diào)試模具方便，縮短更換模具時間母剥，提高生產(chǎn)效率滞诺。

　　2.8.2快速換模技術

　　由于產(chǎn)品品種的增多，使模具在生產(chǎn)中更換變得十分頻繁环疼，于是如何縮短沖壓設備的停機時間习霹，提高生產(chǎn)效率，快速換模技術受到了人們的關注炫隶。

　　目前發(fā)達工業(yè)國家的一些大公司換模速度達到了驚人的程度淋叶，是否具有快速換模技術已成為企業(yè)技術進步的一項標志〉认蓿總的趨勢就是減少模具在設備上安裝爸吮、固定、調(diào)整的時間望门，這既要在設備結構設計上予以考慮形娇，又要在模具的結構設計、標準化方面予以考慮筹误，將機上的作業(yè)盡可能地放在機下做桐早。

　　2.8.3沖壓單元組合技術

　　沖壓單元組合技術是將常規(guī)的沖模分解為一個個簡單的單元沖模，根據(jù)工序件的要求坷顽，排列組合箕但，在同一次沖程內(nèi)完成多種沖壓工序的新型工藝裝備，工作時沖壓單元不與沖床滑塊聯(lián)接喇喂，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作饰逝。單獨使用時它就是1副完整模具。它可以用來加工板料或型材的沖孔雪奠、落料文浆、切角、切槽踪启、切斷及淺拉伸等升价。具有組裝快捷慢俄、使用方便、通用性強窄悍、經(jīng)濟性好等特點妄结，特別適合多品種、中小批量生產(chǎn)屯远。

　　2.8.4刃口堆焊技術

　　在沖模制造中蔓姚，以普通灰鑄鐵為基體，在刃口部位堆焊高硬度的合金鋼慨丐，以代替模具鋼鑲塊赂乐，這一技術成為世界先進工藝之一。這是一項節(jié)省制造工時咖气，節(jié)省昂貴的模具鋼材，縮短模具制造周期的快速經(jīng)濟制模技術挖滤。

　　目前熔化極氬弧焊技術的應用崩溪，大大地提高了刃口堆焊的速度和質量。這項技術世界各國模具行業(yè)已廣泛采用斩松，取得了良好的經(jīng)濟效益伶唯。

　　2.8.5實型鑄造沖模刃口鑲塊技術

　　這是一種用實型鑄造的工藝方法制造沖模刃口的方法，即用合金鋼鑄件鑲塊代替鍛造合金鋼鑲塊惧盹。目前由于鑄造工藝和熱處理工藝不斷完善和提高乳幸，鑄造鑲塊的內(nèi)在質量有了保證，故其應用范圍在不斷擴大钧椰。這項以鑄代鍛的新技術的突出特點是節(jié)省貴重模具鋼材粹断，簡化模具制造工序，由于加工余量小刻吵，節(jié)省了大量機加工工時恼孩，縮短模具制造周期，降低模具成本苦突。

　　2.8.6可加工塑料在模具制造中的應用

　　可加工塑料在發(fā)達的工業(yè)國家應用較普遍牙硫，特別是在汽車、飛機等制造業(yè)中街剂，主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型防徊、靠模、檢具和鑄造模型等绎弯⊙÷可加工塑料的主要特點是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能，制作工藝簡捷(可采用模塑饰样、澆注潘所、拼粘挽晌、雕塑等方法)、尺寸穩(wěn)定性好怠褐、不變形畏梆、耐潮濕、耐腐蝕奈懒、易修復奠涌、易改型、重量輕磷杏、制作周期短溜畅、成本低。

　　3結束語

　　快速經(jīng)濟制模技術種類很多极祸，其所具有的特點慈格、應用范圍各不相同，本文僅能概括地做一些簡單介紹遥金，每種技術在具體應用和實施過程中尚有許多具體的工藝過程浴捆、工藝參數(shù)及其技術特性。

　　模具是基礎工業(yè)之一稿械，在全球化市場經(jīng)濟和各種高新技術的迅猛發(fā)展形勢下选泻，快速經(jīng)濟模具賦予了新的使命和全新的內(nèi)涵，分類不斷增加寿宅，快速經(jīng)濟制模材料向著多品種系列化邁進洒唇，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破，與之配套設備相繼問世卫糙，服務領域在不斷地拓寬卸腐，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益越來越顯著。隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展欺靠，激烈的市場競爭杯岩，產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對快速經(jīng)濟制模技術在縮短周期松奖、降低成本测脯，提高精度和延長壽命方面的要求勢必會越來越高。由于它能使企業(yè)贏得市場赃慰，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益荐多，越來越受到企業(yè)家的青睞和有關領導部門的極大關注與政策資金的支持。

　　各種快速經(jīng)濟制模技術在推廣應用過程中也會不斷完善成熟和發(fā)展纪尊。由于高新技術的發(fā)展候殿，各種技術的復合與滲透，為適應生產(chǎn)中的不同需求献雅，今后必定會形成一些新型碉考、節(jié)約能源塌计、節(jié)約材料的快速制模技術。

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