引言 　　

　　隨著全球經濟的發(fā)展威卑，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，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菌熬。市場經濟的不斷發(fā)展您凸，促使工業(yè)產品越來越向多品種、小批量炊撕、高質量宠宗、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秦物，產品的開發(fā)周期瓣硼、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栋昙。

　　一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益萤榔，使得模具向著高速鸯乃、精密鲸阻、長壽命方向發(fā)展；另一方面企業(yè)為了滿足多品種缨睡、小批量鸟悴、產品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要奖年，要求模具向著制造周期短细诸、成本低的快速經濟的方向發(fā)展。計算機陋守、激光震贵、電子、新材料水评、新技術的發(fā)展猩系，使得快速經濟制模技術如虎添翼媚送，應用范圍不斷擴大，類型不斷增多寇甸，創(chuàng)造的經濟效益和社會效益越來越顯著塘偎。

　　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，具有制模周期短稀渊、成本低战凿、精度與壽命又能滿足生產上的使用要求，是綜合經濟效益比較顯著的一類制造模具的技術铐跷，概括起來媒龟，有以下幾種類別。

　　2.1快速原型制造技術

　　快速原型制造技術簡稱RPM涧兜，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術揖们。美國、日本妆崇、英國捣潭、以色列、德國猜休、中國都推出了自己的商業(yè)化產品军霸，并逐漸形成了新型產業(yè)。RPM是電腦飞灰、激光幻彪、光學掃描、先進的新型材料卵渴、計算機輔助設計(CAD)慧域、計算機輔助加工(CAM)、數(shù)控(CNC)綜合應用的高新技術浪读。在成型概念上以平面離散昔榴、堆積為指導，在控制上以計算機和數(shù)控為基礎碘橘，以最大柔性為總體目標互订。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痘拆，利用RPM技術可以直接或間接地快速制模仰禽，該技術已被汽車、航空纺蛆、家電吐葵、船舶、醫(yī)療桥氏、模具等行業(yè)廣泛應用温峭。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畴垃。

　　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，通過微機控制激光疟弹，按著確定的軌跡鲫畸，對液態(tài)的光敏樹脂進行逐層掃描，使被掃描區(qū)層層固化福晋，連成一體霜宙，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逼税，形成制件或模具堕武。

　　激光立體光刻技術主要特點是可成型任意復雜形狀，成型精度高惜选，仿真性強夫泛，材料利用率高，性能可靠且仔，性能價格比較高伸畅。適合產品外型評估、功能實驗凹蜂、快速制造電極和各種快速經濟模具馍驯。但該技術所用的設備和光敏樹脂價格昂貴，使其成本較高玛痊。

　　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汰瘫，利用激光選擇性地對其分層切片，將得到的各層截面輪廓層層粘結擂煞，最終疊加成三維實體產品混弥。

　　其工藝特點是成型速度快，成型材料便宜对省、成本低蝗拿，因無相變，故無熱應力官辽、收縮蛹磺、膨脹粟瞬、翹曲等同仆，所以形狀與盡寸精度穩(wěn)定，但成型后廢料塊剝離較費事裙品，特別是復雜件內部的廢料剝離俗批。該工藝適用于航空、汽車等和中體積較大制件的制作斩憾。

　　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式亥，在計算機控制下枷此，使激光束依據(jù)分層的切片截面信息對粉末逐層掃描，掃描到的粉末燒結固化(聚合纸藕、燒結臣锣、粘結、化學反應等)冗炊，層層疊加蔬设，堆積成三維實體制件。

　　該技術最大特點是能同時用幾種不同材料(聚碳酸脂知援、聚乙烯氯化物次瓣、石蠟、尼龍星自、ABS憾擒、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)材料的噴嘴塑崖，根據(jù)CAD產品模型分層軟件確定的幾何信息七冲，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规婆，可直接做模具或產品癞埠。

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

　　2.2表面成型制模技術

　　表面成型制模技術，主要是利用噴涂器贩、電鑄颅夺、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，實際應用中包括以下幾種類型蛹稍。

　　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吧黄，依靠高壓氣體將其充分霧化，并給予一定的動能订薛，高速噴射在樣模表面竖沦，層層鑲嵌，形成一金屬殼體窑赂，即型腔的內表面舍屠，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，提高其強度和剛性，連同金屬模架組合成模具胸牲。

　　這種制模技術工藝簡單蒸咏、成本低，制造周期非常短蝉蛙，型腔表面的成型僅需幾個小時悬坎，節(jié)省能源和金屬材料，一般型腔表面僅2-3mm厚傅笨，仿真性極強汞小，花紋精度可達到0.5μm。

　　目前該技術被廣泛地用于飛機赠懊、汽車的內飾件模具蛛挚、家電、家俱囚企、制鞋丈咐、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、吸塑龙宏、PVC注射棵逊、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银酗，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)辆影，置放在電鑄液中(陽極)，使電鑄液中的金屬離子還原后一層一層地沉積在樣模上黍特，形成金屬殼體蛙讥，將其剝離后，與樣模接觸的表面即為模具的型腔內表面灭衷。

　　該技術主要特點是節(jié)省材料次慢、模具制造周期短，電鑄層硬度可達40HRC翔曲，提高了耐磨性和壽命迫像，粗糙度、尺寸精度與樣模完全一致误即，適用于注射薇兆、吸塑、吹塑捅腋、搪塑肯矾、膠木模、玻璃模胧含、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造需复。

　　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、化學费控、機加工綜合應用的一種技術拓郑，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片，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咸培，經過化學處理节霸，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護層，再根據(jù)模具材質疑跑，選擇相應蝕刻工藝怒医，將花紋圖案蝕刻在模具內表面上。
該技術的主要特點是時間短奢讨、費用低稚叹，修補破損花紋圖案可做到天衣無縫。

　　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拿诸，澆鑄出凸扒袖、凹模，型腔表面不需要機械加工亩码。實際制模中主要有以下幾種類型季率。

　　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，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點138℃描沟，脹縮率萬分之三)為材料飒泻，有精密鑄造的方法同時鑄出凸模、凹模吏廉、壓邊圈的一種技術泞遗。該技術的特點是制模成本低，合金可重復使用席覆，制造周期短刹孔，尺寸精度高，形狀略匕、尺寸與樣件完全相符缓贤，一次鑄模壽命可達500-3000件，非常適合新產品開發(fā)熟督、工藝驗證卿黍、樣品試制及中小批量和平。

　　2.3.2鋅基合金制模技術

　　這是一種以樣件(或樣模)為基準雨株，以熔點為380℃左右的鋅基合金為材料见拴，分別澆注凸、凹模贫迫，原則上型腔表面不進行機械加工的一種制模技術馒毙。該技術特點是制模成本低、周期短，適用于制作薄板大型拉伸模疫壕、沖裁模及塑料模映检。

　　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秸谢，先澆注出凸(凹)模凛澎，再依據(jù)凸(凹)模貼上蠟片(間隙層)，澆注凸(凹)模估蹄。該技術成型的型腔表面不需機械加工塑煎。

　　該技術與CAD/CAM相結合，特點是模具尺寸精度高臭蚁、制造周期短最铁、成本低，是新產品試制垮兑、小批量生產工藝裝備的新途徑冷尉。適用于制作大型覆蓋件拉伸模(也可局部鑲鋼)、真空吸塑甥角、聚氨酯發(fā)泡成型模网严、陶瓷模、仿型靠模嗤无、鑄造模等震束。

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

　　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，經固熔時效處理后棒嚼，采用冷擠壓制造模具凹模型腔们敢。其特點是制造周期短，型腔精度高(IT7級)啃掠，表面粗糙度Ra=0.025μm,強度高慷训，壽命可達50萬次，無環(huán)境污染键梆。

　　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蝉橘、一定成型溫度、低變形速率條件下畦未，材料具有最佳超塑性時润邑，將事先制作好的凸模，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經濟制模技術保铐。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL哄谆。

　　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技術為主要手段褥民，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(xiàn)代先進制造技術洗搂。此項技術可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)消返，提高材料的成形極限，可反復成形蚕脏，以此消除材料內部的殘余應力侦副，實現(xiàn)無回彈成形侦锯。

　　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驼鞭、凹模結構的鋼帶模，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尺碰。這種模具重量輕挣棕，一般只有200kg，加工精度為±0.35-0.50mm亲桥，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工洛心。壽命可達到5-25萬次，制造成本低题篷。

　　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词身，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。

　　現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術木砾，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)的木呐┑疲或金屬模，造型后不需取出模型瘸劳，便可以澆鑄品扯，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下，迅速燃燒氣化而消失妖恨，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置捻钢，冷凝后形成鑄件。實型鑄造在實際應用中有下列幾種情況足沥。

　　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稻续，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，以提高鑄件表面光潔度轿跌，防止粘砂或塌箱滔菠。

　　2.7.2負壓實型鑄造

　　負壓實型鑄造又稱V法造型。該技術是使用全干而無粘結劑的石英砂做型砂贱按，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型涕瘸，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)進行液體金屬澆鑄哲泊，鑄件凝固后解除負壓即可得到表面光潔的鑄件剩蟀。

　　2.7.3樹脂砂實型鑄造

　　利用樹脂砂做型砂催蝗，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常溫育特、常壓下進行液體金屬澆鑄而制取鑄件丙号。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)缰冤，不需要拔模斜度犬缨，不需要制型芯與泥芯撐，節(jié)省金屬材料棉浸，節(jié)省做木模型的木材怀薛，制造周期短，成本低迷郑。該技術適合大型枝恋、復雜、單件模具毛坯的生產嗡害。陶瓷型精鑄焚碌、失蠟精鑄等技術在提高模具毛坯精度、降低加工工時卑竹、縮短制造周期散氧、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砾漓，降低模具成本睬嘿，縮短模具制造周期，在國內外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術的應用颊嘱，如快換模架宋睦、沖壓單元、刃口堆焊腊拍、鑲塊鑄造琐侣、氮氣彈簧等。

　　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呆淑，用它代替彈簧汇径、橡膠、聚氨酯或者氣墊罗卿，它能夠準確地提供壓邊力史隆，在較小空間便可產生較大初始彈壓力，不需預緊曼验，在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定泌射。彈壓力大小及受力點位置可隨時、準確鬓照、方便地調整熔酷，簡化模具拉伸孤紧、壓邊、卸料等結構拒秘，簡化模具設計号显，縮短制模周期，調試模具方便躺酒，縮短更換模具時間押蚤，提高生產效率。

　　2.8.2快速換模技術

　　由于產品品種的增多羹应，使模具在生產中更換變得十分頻繁揽碘，于是如何縮短沖壓設備的停機時間，提高生產效率孽衩，快速換模技術受到了人們的關注箫俯。

　　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焕徽，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陌沟。總的趨勢就是減少模具在設備上安裝竹恃、固定截巢、調整的時間，這既要在設備結構設計上予以考慮肘勾，又要在模具的結構設計呻蚪、標準化方面予以考慮，將機上的作業(yè)盡可能地放在機下做箫废。

　　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础姚，根據(jù)工序件的要求，排列組合譬功，在同一次沖程內完成多種沖壓工序的新型工藝裝備填恬，工作時沖壓單元不與沖床滑塊聯(lián)接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作奋隶。單獨使用時它就是1副完整模具擂送。它可以用來加工板料或型材的沖孔、落料唯欣、切角嘹吨、切槽、切斷及淺拉伸等境氢。具有組裝快捷蟀拷、使用方便、通用性強萍聊、經濟性好等特點问芬，特別適合多品種嘀趟、中小批量生產。

　　2.8.4刃口堆焊技術

　　在沖模制造中愈诚，以普通灰鑄鐵為基體她按，在刃口部位堆焊高硬度的合金鋼，以代替模具鋼鑲塊炕柔，這一技術成為世界先進工藝之一酌泰。這是一項節(jié)省制造工時，節(jié)省昂貴的模具鋼材触法，縮短模具制造周期的快速經濟制模技術漂烂。

　　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展稼。這項技術世界各國模具行業(yè)已廣泛采用束多，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俩堡，即用合金鋼鑄件鑲塊代替鍛造合金鋼鑲塊拳股。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氏诽，故其應用范圍在不斷擴大事匈。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，簡化模具制造工序壳凳，由于加工余量小址敢，節(jié)省了大量機加工工時，縮短模具制造周期浆左，降低模具成本挥闸。

　　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，特別是在汽車伪节、飛機等制造業(yè)中光羞，主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型、靠模架馋、檢具和鑄造模型等狞山。可加工塑料的主要特點是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能叉寂，制作工藝簡捷(可采用模塑萍启、澆注、拼粘屏鳍、雕塑等方法)勘纯、尺寸穩(wěn)定性好、不變形钓瞭、耐潮濕驳遵、耐腐蝕淫奔、易修復、易改型堤结、重量輕斜擎、制作周期短、成本低肢阿。

　　3結束語

　　快速經濟制模技術種類很多宿闯，其所具有的特點、應用范圍各不相同甸赏，本文僅能概括地做一些簡單介紹危厕，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(shù)及其技術特性藏崇。

　　模具是基礎工業(yè)之一稻扔，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短揉，分類不斷增加伞下，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)新和突破丽阎，與之配套設備相繼問世纳倚，服務領域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經濟效益越來越顯著谴垫。隨著商品經濟的發(fā)展，激烈的市場競爭母蛛，產品更新?lián)Q代的加速翩剪，對快速經濟制模技術在縮短周期、降低成本彩郊，提高精度和延長壽命方面的要求勢必會越來越高前弯。由于它能使企業(yè)贏得市場，創(chuàng)造顯著的經濟效益秫逝，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恕出。

　　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。由于高新技術的發(fā)展违帆，各種技術的復合與滲透浙巫，為適應生產中的不同需求，今后必定會形成一些新型刷后、節(jié)約能源的畴、節(jié)約材料的快速制模技術。

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