1引言

　　隨著全球經濟的發(fā)展冻款，新的技術革命不斷取得新的進展和突破盯滚，技術的飛躍發(fā)展已經成為推動世界經濟增長的重要因素筋帖。市場經濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產品越來越向多品種贱枣、小批量监署、高質量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強產品在市場上的競爭力钠乏，產品的開發(fā)周期衙猾、生產周期越來越短，于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備—模具的要求越來越苛刻诽祠。

　　一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益斧与，使得模具向著高速、精密秧诊、長壽命方向發(fā)展筋劣；另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量喧撕、產品更新?lián)Q代快正脸、贏得市場的需要，要求模具向著制造周期短呀琢、成本低的快速經濟的方向發(fā)展鄙叼。計算機、激光壕归、電子群娃、新材料、新技術的發(fā)展癞季，使得快速經濟制模技術如虎添翼劫瞳，應用范圍不斷擴大，類型不斷增多余佛，創(chuàng)造的經濟效益和社會效益越來越顯著柠新。

　　2快速經濟制模技術類型

　　快速經濟制模技術與傳統(tǒng)的機械加工相比窍荧，具有制模周期短辉巡、成本低、精度與壽命又能滿足生產上的使用要求蕊退，是綜合經濟效益比較顯著的一類制造模具的技術郊楣，概括起來，有以下幾種類別瓤荔。

　　2.1快速原型制造技術

　　快速原型制造技術簡稱RPM净蚤，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術。美國输硝、日本今瀑、英國、以色列点把、德國橘荠、中國都推出了自己的商業(yè)化產品，并逐漸形成了新型產業(yè)氢碰。

　　RPM是電腦克酿、激光颅唇、光學掃描、先進的新型材料限匕、計算機輔助設計(CAD)西练、計算機輔助加工(CAM)、數控(CNC)綜合應用的高新技術困荤。在成型概念上以平面離散然板、堆積為指導，在控制上以計算機和數控為基礎形负，以最大柔性為總體目標新掸。它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法，對制造業(yè)的變革是一個重大的突破瞒礼，利用RPM技術可以直接或間接地快速制模教九，該技術已被汽車、航空芯勘、家電箱靴、船舶、醫(yī)療荷愕、模具等行業(yè)廣泛應用

　　下面簡述一下目前已經商業(yè)化的幾種典型快速成型工藝衡怀。

　　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，通過微機控制激光安疗，按著確定的軌跡抛杨，對液態(tài)的光敏樹脂進行逐層掃描，使被掃描區(qū)層層固化荐类，連成一體怖现，形成最終的三維實體，再經過有關的最終硬化打光等后處量玉罐，形成制件或模具屈嗤。

　　激光立體光刻技術主要特點是可成型任意復雜形狀，成型精度高吊输，仿真性強饶号，材料利用率高，性能可靠季蚂，性能價格比較高对轴。適合產品外型評估、功能實驗肥刻、快速制造電極和各種快速經濟模具亮史。但該技術所用的設備和光敏樹脂價格昂貴，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俱报，利用激光選擇性地對其分層切片皂计，將得到的各層截面輪廓層層粘結，最終疊加成三維實體產品哼狰。

　　其工藝特點是成型速度快辉九，成型材料便宜、成本低痊追，因無相變祷书，故無熱應力、收縮蛆狱、膨脹舔艾、翹曲等，所以形狀與盡寸精度穩(wěn)定洪囤，但成型后廢料塊剝離較費事徒坡，特別是復雜件內部的廢料剝離。該工藝適用于航空瘤缩、汽車等和中體積較大制件的制作喇完。

　　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，在計算機控制下剥啤，使激光束依據分層的切片截面信息對粉末逐層掃描锦溪，掃描到的粉末燒結固化(聚合、燒結府怯、粘結刻诊、化學反應等)，層層疊加牺丙，堆積成三維實體制件则涯。

　　該技術最大特點是能同時用幾種不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物赘被、石蠟是整、尼龍赚朱、ABS砍篇、鑄造砂)制造一個零件。

　　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)材料的噴嘴谁班，根據CAD產品模型分層軟件確定的幾何信息笛蛋，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 ，自下而上層層堆積成一個三維實體诊乐，可直接做模具或產品绢拓。

　　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，依據分層軟件逐層選擇性地在粉末層上沉積液體粘結材料，最終由順序印刷的二維層堆積成一個三維實體然怕，猶如不使用激光的快速制模技術岸零。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，其目標是由CAD產品模型直接生產模具或功能性制作鱼灶。

　　2.2表面成型制模技術

　　表面成型制模技術竞蹲，主要是利用噴涂、電鑄信高、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闸衫，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生電弧的熱量將金屬絲熔化诽嘉，依靠高壓氣體將其充分霧化蔚出，并給予一定的動能，高速噴射在樣模表面虫腋，層層鑲嵌骄酗，形成一金屬殼體，即型腔的內表面悦冀，再用充填基體材料(一般為金屬粉粒與樹脂的復合材料)加以支撐加固酥筝，提高其強度和剛性，連同金屬模架組合成模具雏门。

　　這種制模技術工藝簡單嘿歌、成本低，制造周期非常短茁影，型腔表面的成型僅需幾個小時宙帝，節(jié)省能源和金屬材料，一般型腔表面僅2-3mm厚募闲，仿真性極強步脓，花紋精度可達到0.5μm。

　　目前該技術被廣泛地用于飛機嘱庸、汽車的內飾件模具空崇、家電、家俱滥尉、制鞋居绸、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、吸塑昼反、PVC注射因登、PU發(fā)泡及各類注射成型模具中。

　　2.2.2電鑄成型技術

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

　　該技術主要特點是節(jié)省材料通熄、模具制造周期短否淤，電鑄層硬度可達40HRC，提高了耐磨性和壽命棠隐，粗糙度石抡、尺寸精度與樣模完全一致，適用于注射助泽、吸塑啰扛、吹塑、搪塑嗡贺、膠木模隐解、玻璃模、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造诫睬。

　　2.2.3型腔表面精細花紋成型的蝕刻技術

　　蝕刻技術是光學煞茫、化學、機加工綜合應用的一種技術摄凡，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片续徽，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，經過化學處理蘑慕，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護層袒忿，再根據模具材質，選擇相應蝕刻工藝蕊欣，將花紋圖案蝕刻在模具內表面上蓖桅。

　　該技術的主要特點是時間短、費用低愈秕，修補破損花紋圖案可做到天衣無縫舍稽。

　　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，澆鑄出凸言盼、凹模发液，型腔表面不需要機械加工。實際制模中主要有以下幾種類型蛀家。

　　2.3.1鉍錫合金制模技術

　　鉍錫合金快速制模技術是經樣件為基準浊待，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點138℃革哄，脹縮率萬分之三)為材料馅溉，有精密鑄造的方法同時鑄出凸模缔类、凹模、壓邊圈的一種技術劲阎。該技術的特點是制模成本低绘盟，合金可重復使用，制造周期短悯仙，尺寸精度高龄毡，形狀、尺寸與樣件完全相符锡垄，一次鑄模壽命可達500-3000件沦零，非常適合新產品開發(fā)、工藝驗證货岭、樣品試制及中小批量和平路操。

　　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千贯，分別澆注凸屯仗、凹模，原則上型腔表面不進行機械加工的一種制模技術搔谴。該技術特點是制模成本低魁袜、周期短，適用于制作薄板大型拉伸模逸渤、沖裁模及塑料模筛毡。

　　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，以樹脂或其復合材料為流體材料骂间，先澆注出凸(凹)模饼尾，再依據凸(凹)模貼上蠟片(間隙層)，澆注凸(凹)模贷弧。該技術成型的型腔表面不需機械加工谐昌。

　　該技術與CAD/CAM相結合，特點是模具尺寸精度高窟潜、制造周期短筒啄、成本低，是新產品試制翅栖、小批量生產工藝裝備的新途徑贤方。適用于制作大型覆蓋件拉伸模(也可局部鑲鋼)、真空吸塑谅褪、聚氨酯發(fā)泡成型模献甘、陶瓷模、仿型靠模张抄、鑄造模等砂蔽。

　　2.3.4硅橡膠制模技術

　　該技術以制件原型或模型為基準洼怔，將柔態(tài)硅橡膠制做成塊，再靠高壓力與模型完全吻合左驾。

　　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)定性镣隶，經固熔時效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔诡右。其特點是制造周期短安岂，型腔精度高(IT7級)，表面粗糙度Ra=0.025μm,強度高帆吻，壽命可達50萬次域那，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猜煮、一定成型溫度琉雳、低變形速率條件下，材料具有最佳超塑性時友瘤，將事先制作好的凸模翠肘，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經濟制模技術。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL虏向。

　　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技術為主要手段档广，利用計算機控制高度可調基本體群形成上下成形面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對板料進行三維曲面成形的又一現代先進制造技術皇腮。此項技術可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)悄针，提高材料的成形極限，可反復成形据值，以此消除材料內部的殘余應力铛邦，實現無回彈成形。

　　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瘾歉、凹模結構的鋼帶模紫鳄，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經濟制模技術。這種模具重量輕沧宠，一般只有200kg灸蛤，加工精度為±0.35-0.50mm，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工蕾奴。壽命可達到5-25萬次险毁，制造成本低。

　　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们童，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∨峡觯現代模具毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術，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)的木幕劭猓或金屬模跷跪，造型后不需取出模型馋嗜，便可以澆鑄，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下域庇，迅速燃燒氣化而消失嵌戈，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置覆积，冷凝后形成鑄件听皿。實型鑄造在實際應用中有下列幾種情況。

　　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宽档，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尉姨，以提高鑄件表面光潔度，防止粘砂或塌箱吗冤。

　　2.7.2負壓實型鑄造

　　負壓實型鑄造又稱V法造型卓召。該技術是使用全干而無粘結劑的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型沐虐，在塑料薄膜的密封條件下伶摄，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，鑄件凝固后解除負壓即可得到表面光潔的鑄件阴些。

　　2.7.3樹脂砂實型鑄造

　　利用樹脂砂做型砂历劣，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常溫佣深、常壓下進行液體金屬澆鑄而制取鑄件根丈。利用實型鑄造的技術制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9級)，加工余量小(一般在5mm左右)吉蔬，不需要拔模斜度抹寿，不需要制型芯與泥芯撐，節(jié)省金屬材料敏握，節(jié)省做木模型的木材馆寇，制造周期短，成本低泼舱。該技術適合大型姐赡、復雜、單件模具毛坯的生產柠掂。陶瓷型精鑄项滑、失蠟精鑄等技術在提高模具毛坯精度、降低加工工時涯贞、縮短制造周期枪狂、降低成本等方面也顯示出其特有的優(yōu)越性。

　　2.8其它方面技術

　　為了簡化模具的結構設計宋渔，降低模具成本州疾，縮短模具制造周期辜限，在國內外也先后出現了一些其它方面新技術的應用，如快換模架严蓖、沖壓單元薄嫡、刃口堆焊、鑲塊鑄造颗胡、氮氣彈簧等毫深。

　　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，用它代替彈簧缩毯、橡膠径以、聚氨酯或者氣墊，它能夠準確地提供壓邊力察遇，在較小空間便可產生較大初始彈壓力夺疹，不需預緊，在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定遍挚。彈壓力大小及受力點位置可隨時应康、準確、方便地調整齐梆，簡化模具拉伸坝贿、壓邊、卸料等結構秦物，簡化模具設計瓣硼，縮短制模周期，調試模具方便猿文，縮短更換模具時間聂映，提高生產效率。

　　2.8.2快速換模技術

　　由于產品品種的增多棚贾，使模具在生產中更換變得十分頻繁窖维，于是如何縮短沖壓設備的停機時間，提高生產效率妙痹，快速換模技術受到了人們的關注铸史。

　　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，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怯伊×战危總的趨勢就是減少模具在設備上安裝、固定耿芹、調整的時間崭篡，這既要在設備結構設計上予以考慮，又要在模具的結構設計、標準化方面予以考慮琉闪，將機上的作業(yè)盡可能地放在機下做迹炼。

　　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，根據工序件的要求颠毙，排列組合斯入，在同一次沖程內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)接芳窟，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作万僚。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媒龟、落料肄朵、切角涧兜、切槽病囱、切斷及淺拉伸等。具有組裝快捷筹飒、使用方便继蚪、通用性強、經濟性好等特點葡债，特別適合多品種杨朴、中小批量生產。

　　2.8.4刃口堆焊技術

　　在沖模制造中蓝垢，以普通灰鑄鐵為基體挑乓，在刃口部位堆焊高硬度的合金鋼，以代替模具鋼鑲塊漆枚，這一技術成為世界先進工藝之一创译。這是一項節(jié)省制造工時，節(jié)省昂貴的模具鋼材墙基，縮短模具制造周期的快速經濟制模技術软族。

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

　　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初茶，即用合金鋼鑄件鑲塊代替鍛造合金鋼鑲塊颗祝。目前由于鑄造工藝和熱處理工藝不斷完善和提高，鑄造鑲塊的內在質量有了保證恼布，故其應用范圍在不斷擴大螺戳。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，簡化模具制造工序，由于加工余量小温峭，節(jié)省了大量機加工工時妥抬，縮短模具制造周期，降低模具成本芍惦。

　　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)國家應用較普遍蔓摇，特別是在汽車、飛機等制造業(yè)中固鹏，主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型崩绑、靠模、檢具和鑄造模型等鹰个〖攀瑁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(可采用模塑骏拱、澆注忱徙、拼粘、雕塑等方法)难圣、尺寸穩(wěn)定性好缭慈、不變形、耐潮濕们豌、耐腐蝕涯捻、易修復、易改型望迎、重量輕障癌、制作周期短、成本低辩尊。

　　3結束語

　　快速經濟制模技術種類很多涛浙，其所具有的特點、應用范圍各不相同对省，本文僅能概括地做一些簡單介紹蝗拿，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、工藝參數及其技術特性蒿涎。

　　模具是基礎工業(yè)之一哀托，在全球化市場經濟和各種高新技術的迅猛發(fā)展形勢下，快速經濟模具賦予了新的使命和全新的內涵劳秋，分類不斷增加仓手，快速經濟制模材料向著多品種系列化邁進，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破玻淑，與之配套設備相繼問世董纺，服務領域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經濟效益越來越顯著。隨著商品經濟的發(fā)展吆律，激烈的市場競爭宠璧，產品更新?lián)Q代的加速，對快速經濟制模技術在縮短周期妈务、降低成本姊黍，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)贏得市場钓宗，創(chuàng)造顯著的經濟效益沃铣，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)展构胰。由于高新技術的發(fā)展暴彻，各種技術的復合與滲透，為適應生產中的不同需求莱衍，今后必定會形成一些新型冬魏、節(jié)約能源、節(jié)約材料的快速制模技術七冲。

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