傳統(tǒng)制造業(yè)的戰(zhàn)略是規(guī)模效益第一鄙划，二十世紀八十年代提出價格和質量第一，九十年代以來通肋，已發(fā)展為市場響應第一。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下眷抠，縮短產品開發(fā)周期和減少開發(fā)新產品投資風險璃蓬，成為企業(yè)賴以生存的關鍵。近年來漏踊，制造業(yè)市場的制造戰(zhàn)略重點正在發(fā)生從成本與質量到時間與響應的重大轉移匈歼】〔快速將多樣化的產品推向市場是制造商把握市場先機而求生存的重要保障，快速響應制造已成為國際研究的熱點飞校，應運而生的快速成形/快速制模/快速制造技術為企業(yè)提高競爭力提供了一種先進的手段。該技術是基于材料累加成形的一種高新制造技術,被認為是20世紀制造領域的一次革命性突破旨袒，可制造注塑模汁针、壓鑄模、沖壓模等各類精密復雜模具砚尽，目前已廣范應用于汽車施无、航空航天、船舶必孤、家電猾骡、工業(yè)設計、醫(yī)療敷搪、建筑兴想、工藝品制作以及兒童玩具等領域，并且隨著這一技術本身的不斷發(fā)展和完善赡勘，其應用范圍將不斷拓廣嫂便。

　　在汽車、家電制造業(yè)中闸与，模具成形零件占到了制造工時的50％～70％毙替。模具制造是制約我國汽車、家電喳卢、輕工等行業(yè)發(fā)展的瓶頸和關鍵弯枢，隨著快速成型軟硬件設備與快速成型材料的不斷發(fā)展和完善，快速原型件的強度和精度得到不斷的提高坦妙，快速成型技術已經逐漸地深入到快速模具制造領域涡瀑，基于快速成型方法制造各類簡易經濟快速模具已成為RP&M應用的熱點問題≡尾疲　　

　　一洪铣、模具快速制造　    　　

　　雖然快速成形技術問世時間不長,但由于它對制造業(yè)帶來的巨大效益使得這一技術的應用日益廣泛，特別是給模具的設計與制造帶來了一次飛躍姿味⊙Ш停快速原型技術可精確制作模具的型心和型腔，也可直接用于注射過程制作塑料樣件掘写，以便發(fā)現和糾正出現的錯誤袋滔。由于快速原型制造這一新技術的應用,使模具的設計與制造逐步趨向于數字化、快速化碘父，使模具制造在縮短周期缩旬，降低成本的進程中续誉，大大前進了一步〕跞猓　

　　快速制模技術大都是依據快速成型制作的實體模型即樣模(母模)采用拷貝方式(如金屬噴涂酷鸦、電鍍、復合材料澆注牙咏、精鑄等)來快速制造模具主要工作零件(凸臼隔、凹模或模腔妄壶、模芯)的摔握，其制造周期一般為傳統(tǒng)的數控切削方法的1/5～1/10，而成本卻僅為其1/3～1/5丁寄“碧剩　　

　　根據模具材料、生產成本伊磺、RP原型的材料盛正、生產批量、模具的精度要求已開發(fā)出多種多樣的工藝方法奢浑。目前的快速制模方法大致有間接制模法和直接制模法捅我，基于RP快速制造模具的方法多為間接制模法。依據材質不同鹤叹，間接制模法生產出來的模具有軟模灿打、橋模和硬模。軟模(soft tooling)通常指的是硅橡膠模具父历。用SLA杏兰、FDM、LOM或SLS等技術制作的原型斩却，再翻成硅橡膠模具后秀毡，向模中灌注雙組份的聚氨酯，固化后即得到所需的零件召摔。橋模(bridge tooling)通常指的是可直接進行注塑生產的環(huán)氧樹脂模具智精。采用環(huán)氧樹脂模具與傳統(tǒng)注塑模具相比，成本只有傳統(tǒng)方法的幾分之一际终，生產周期也大大減少丙卧。模具壽命不及鋼模，但比硅膠模高誓呆，可達1000～5000件洪鸭，可滿足中小批量生產的需要。硬模(hard tooling)通常指的就是鋼質模具仑扑，即用間接方式制造金屬模具和用快速成形直接加工金屬模具览爵≈帽牵　　

　　快速制模技術制模周期短、工藝簡單蜓竹、易于推廣箕母、制模成本低、精度和壽命能滿足某種特定的功能需要俱济，綜合經濟效益良好司蔬，是一種快捷、方便姨蝴、實用的模具制造技術，特別適用于新產品開發(fā)試制肺缕、工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產左医。　    　

　　企業(yè)間的競爭日益加劇同木，產品開發(fā)周期要求越來越短男鳞，為快速制模技術提供了發(fā)展機遇和發(fā)展空間。隨著工業(yè)化生產的發(fā)展膏逮，快速制模技術越來越受到產品開發(fā)商和模具界廣泛重視拣壮，對其研究正方興未艾，新的技術成果不斷涌現琢刮，呈現出生機勃勃的發(fā)展趨勢呈缴，有著強大的生命力∷＠樱　      　　

　　二酌峻、注塑模快速制造技術—金屬噴涂制模法　　　　　

　　1扼希、金屬噴涂制模法簡介　      　

　　金屬噴涂制模法是將快速原型與熱噴涂坊阎、快速凝固等方法相結合的間接制模法，其工藝是將熔融或半熔融的金屬顆粒噴射到通過SLA工殖、SLS或LOM方法制造的原型上惶政，生成金屬薄層，然后補強背襯并除去原型后得到模具產品矮男。目前有兩種形式移必，即霧化噴射法（快速凝固工藝RSP）、噴涂法昂灵。當模具要求的壽命在3000件以下時避凝，一般采用以RP原型作母模，將低熔點的熔化金屬（如鋅鋁合金）充分霧化后以一定的速度噴射到母模的表面眨补，形成模具型腔表面管削，充填背襯復合材料倒脓，制作鋅鋁合金軟模具『迹　　　　　　

　　金屬噴涂制模法以樣模為標準崎弃，模具型腔尺寸、幾何精度完全取決于樣模含潘，型腔表面及其精細花紋一次同時形成饲做，故制模速度快，制造周期短遏弱，模具壽命長盆均，成本低，僅為數控法加工鋼模的1/3-1/5差齐。模具表面光潔度好依堆，工藝簡單，設備要求低气弥，比較適合于注射成型模驮荚、壓鑄模、板料壓延模的快速制造给措≌姿停　　　　　　　

　　2、金屬噴涂制模法工序　　　

　　金屬噴涂制模的工序大致可分為五個步驟：　　　　　

　∨谡帧（1）模型準備　      　　

　　模型可由許多材料制成棺距，包括塑料、石膏泊鹿、橡膠堰漾、木材等。首先建立三維模型蒙棱，然后對其進行分層切片就餐，并由快速成型機制作出樣模。模型準備中最重要的是清理模型表面和涂抹脫模劑故觅〕П樱　      　　

　　（2）金屬噴涂模型　      　　

　　脫模劑干燥后输吏，選擇最佳的噴涂參數权旷，即可開始在模具上噴涂金屬，噴涂時應保證使噴槍連續(xù)運動贯溅，防止涂層過熱變形拄氯，涂層厚度一般可控制在2～3mm∷常　     　　

　∫氚亍（3）制作模具框架　      　　

　　如果模具在工作中要受到內壓力或模具必須安裝在成型機上工作镣煮，模具必須有骨架結構且制成的骨架應帶有填料”陕螅　   　　

　〉浯健（4）澆注模具的填充材料　　　

　　應使填充材料具有較高的熱導率和較低的凝固收縮率以及較高的抗壓強度和耐磨性能。一般選擇的填充材料為環(huán)氧樹脂與鋁粉胯府、鋁顆粒等金屬粉末的混合物贾焊。　   　　

　』久汀（5）脫模及模具型腔表面拋光處理　      　　

　　脫模后要把殘留在金屬涂層表面的脫模劑清洗干凈占赤，然后再根據不同的需要，對模具進行拋光等后期制作算换∶　　

　　（6）組裝試谋舫拢　　　

　　3、噴涂設備與噴涂材料　　　　

　　金屬電弧噴涂工作系統(tǒng)一般由噴涂電源姚库、送絲機構嘶遏、噴槍和壓縮氣體等系統(tǒng)組成。XDP-5型電弧噴涂設備工作穩(wěn)定可靠被紊，使用維護方便宰爆，能勝任繁重的噴涂工作，其基本參數為：　　　　　　　　　　 　　   

　　電源電壓：380V　     　

　　額定輸入容量：12KVA　　　

　　額定電流：300A　      　　

　　壓縮空氣使用壓力：0.6Mpa　      　　

　　壓縮空氣消耗量：1.6～2m3/min　      　　

　　送絲速度：0～4.8 m/min　　　　

　　用于電弧噴涂制模的材料丝仿，在滿足低熔點蟆豫、低收縮率的情況下，應盡可能具有較好的力學性能和較致密的涂層組織懒闷。目前市場提供的電弧噴涂用絲材有鋁十减、鋅、銅愤估、鎳帮辟、不銹鋼、鋁青銅玩焰、巴氏合金由驹、復合絲等許多品種。但高熔點金屬昔园，如鋼蔓榄、鎳、銅等在噴涂時涂層收縮率默刚、熱應力甥郑、孔隙率都比較大逃魄，涂層易開裂、翹曲壹若、剝落玖生，所以目前只有低熔點的鋅、鋁絲材適合用于模具制造绰蚁〕笄　  　

　　三、金屬噴涂快速制造注塑模技術的應用范例與發(fā)展　　　　　

　　金屬噴涂方法制造的模具特別適于生產反應注塑成型工藝中的聚氨酯零部件的生產嘁汞，廣泛用于塑料加工中的反應注塑成型呕漾、吹塑成型、結構發(fā)泡以及其它一些注塑成型等工藝中凰侈，如汽車制造中可以用來生產駕駛盤锋力、汽車儀表盤、座墊郎丰、頭部靠墊吩饶、阻流板、汽車內飾頂蓬等洛惹，在輕工業(yè)中則可以用來制造聚氨酯鞋底等唯乃，金屬噴涂快速模具較硅橡膠快速模具的壽命要長，可以應用在注塑機上進行小批量的制品生產奋构。在應用注塑工藝時應考慮到低熔點合金金屬噴涂型腔的性能以及模具的壽命極限壳影。為防止模具過早損壞，注射壓力不宜過高弥臼，但也必須保證制品能夠成形的最小注射壓力宴咧，否則會產生注不滿的現象【睹澹　　　　　

　　金屬噴涂注塑模具的成功應用范例：　　　　　

　　1.花盆底座注塑模具　      　　

　　如果用傳統(tǒng)的電火花加工的方法掺栅，其成本約在4000～5000元之間，制作時間約在一個月左右纳猪，而用電弧噴涂快速制模方法來制作柿冲，其費用約為1100元左右，工時為60h左右兆旬。這也正是電弧噴涂快速模具制造得到廣泛重視的原因之一假抄。　　　　

　　花盆底座注塑模具制作加工工序：機加工噴涂用底板→凹模型腔殼體噴涂前準備→噴涂凹模金屬殼體→環(huán)氧樹脂和鋁粉配置與填充→環(huán)氧樹脂固化→噴涂母模表面清理→噴涂凸模金屬殼體→環(huán)氧樹脂和鋁粉配置與填充→環(huán)氧樹脂固化→凸丽猬、凹模分離與模具表面清理→機加工模具零件→組裝試模宿饱。　　　　　　　 　　

　　2.滴灌用滴頭快速模具　　　　

　　國家節(jié)水灌溉中心的滴灌用滴頭快速模具是通過制作滴頭RP模型，采用金屬噴涂制模法制造鋅鋁合金軟模具丐吹，注射成型1000件滴頭產品惊申，用于農業(yè)節(jié)水灌溉試驗。國家節(jié)水灌溉中心以RP&M原型作母模來翻制滴灌用滴頭模具性聚，發(fā)揮了快速成型制造技術的優(yōu)越性商麻，快速地實現了新產品的試制，含RP原型饶粪，制作生產周期為僅為2周苗隔。　　　　　

　　3镰鹤、愛達荷注塑模具　　　　　　　

　　美國愛達荷國家工程與環(huán)境試驗中心采用快速凝固工藝即RSP技術實現了注塑模具的快速經濟制造溺六。該方法采用快速原型技術制作的樣件作為母體樣板，通過噴涂到母體樣板的金屬或合金熔滴的沉積制造模具达华∥备　　　　

　　工藝過程為：熔融的工具鋼或其它合金被壓入噴嘴，與高速流動的隋性氣體相遇而形成直徑約0.05mm的霧狀熔滴晒淮，噴向并沉積到母體樣板上盲如，復制出母樣的表面結構形狀，借助脫模劑使沉積形成的鋼制模具與母樣分離敲霍，即可快速制出所需模具揭朝。　　　　　

　　最近色冀，西安交通大學機械工程學院先進制造技術研究所成功采用“電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術” 進行轎車新車型開發(fā)中大型沖壓模具快速制造，該技術集成了快速原型柱嫌、電弧噴涂和電刷鍍等技術锋恬，采用電弧噴涂工藝在模具母模表面快速沉積一層致密的低熔點金屬薄殼，從而制作出模具的型腔编丘；在填充適當的背襯材料并脫模后与学，利用電刷鍍技術在模具工作表面刷鍍強化涂層，進而完成模具的快速制造嘉抓∷魇兀　

　　利用該技術與設備，結合快速原型制造技術和高速數控加工技術抑片，可以低成本高效率地進行大型卵佛、精密、復雜以及長壽命模具的快速制造议乐“略鳎　   

　　采用電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術制造覆蓋件模具，成本只有傳統(tǒng)機械加工鋼模具的1/10忙坡，制造周期為后者的1/4～1/5眉藤，經濟效益十分可觀燥纹，非常適合于新車型開發(fā)中的樣車試制和小批量生產。該技術也可以用于注塑模具快速制造琴邻。

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