快速制模(RT)技術(shù)奉量，尤其是快速制造金屬模具(RMT)技術(shù)能夠使新產(chǎn)品由設(shè)計(jì)迅速轉(zhuǎn)變成高效伪您、低成本战钾、優(yōu)質(zhì)的批量生產(chǎn)并搶占市場(chǎng)踪钞。雖然高速銑削技術(shù)對(duì)RMT技術(shù)發(fā)起了挑戰(zhàn)，但RMT技術(shù)在某些方面仍具有機(jī)械加工技術(shù)所無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)辖嫁。

　　近年來(lái)可用于中泼司、大批量成型生產(chǎn)的耐久性金屬模具的快速制造技術(shù)受到極大關(guān)注。然而暖眼，目前的耐久性金屬模具惕耕，尤其是大中型模具的快速制造技術(shù)尚不成熟，這是快速制模技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展并取得更大經(jīng)濟(jì)效益需要解決的關(guān)鍵所在诫肠。

　　快速制模技術(shù)可分為由RP（快速原型）系統(tǒng)制作的快速原型或由產(chǎn)品原型復(fù)制模具的間接法(IRT)司澎，以及由RP系統(tǒng)無(wú)模直接制造模具的直接法(DRT)兩大類。間接法實(shí)際上在RP技術(shù)誕生之前就已出現(xiàn)栋豫。隨著RP技術(shù)的誕生而發(fā)展起來(lái)的直接法挤安，尤其是直接快速制造金屬模具的RMT法雖然受到高度關(guān)注，但目前由于可成形尺寸范圍小丧鸯，且在精度和材料性能的控制方面尚存在困難蛤铜，其實(shí)用化程度遠(yuǎn)低于間接法。

　　快速軟模制造技術(shù)

　　RT技術(shù)在硅膠丛肢、樹(shù)脂等非金屬的軟奈Х剩快速制造方面已取得長(zhǎng)足進(jìn)步。由原型快速?gòu)?fù)制模具的間接法成本低蜂怎、周期短穆刻、形狀限制小、復(fù)制精度較高登彪，且因軟質(zhì)RP原型表面易精加工籍勘，可得到表面質(zhì)量較高的模具，因而該方法用得最多眷赂。另外也有采用SLA激光固化成形的方法想受，即用直接法制造樹(shù)脂/金屬復(fù)合材料注塑模和鋁板沖壓成形模具等。然而，這些技術(shù)大都僅用于試模用模具的制造谱累，模具不但存在耐久性不足的缺陷昨把，而且因熱傳導(dǎo)性不高，易造成模具表面溫度分布不均勻谒电，從而最終影響成型質(zhì)量臼格。因此，綜合機(jī)械性能優(yōu)良冗呀、熱傳導(dǎo)性好及材料穩(wěn)定性優(yōu)良的金屬模具瘦涵，特別是耐磨、耐腐蝕的鐵系合金的金屬硬哪骑保快速制造技術(shù)更受到人們的關(guān)注雪隧。

　　快速金屬硬模制造技術(shù)

　　金屬模具的間接快速制造法目前主要有鑄造、粉末燒結(jié)员舵、電鑄脑沿、熔射等方法，國(guó)內(nèi)外對(duì)此已有許多研究及應(yīng)用事例马僻。

　　1庄拇、鑄造制模法

　　鑄造法最早實(shí)現(xiàn)了與RP技術(shù)的相結(jié)合，其中有代表性的是美國(guó)3D Systems公司的“Quick Casting”工藝韭邓，其特點(diǎn)是采用SLA原型代替蠟?zāi)６鴮?shí)現(xiàn)了精密鑄造措近，類似的方法還有采用FDM制造蠟?zāi)５取睦碚撋现v女淑，鑄造法可以用來(lái)制造注塑模瞭郑、沖壓模、鍛造模诗力、壓鑄模等凰浮，但因鑄造法本身固有的缺陷，致使模具表面和尺寸精度不高苇本，以至于難以制造表面和尺寸精度要求高的注塑和壓鑄模具渡铲。據(jù)報(bào)道，最近出現(xiàn)了不用RP原型而直接切削制作注塑和壓鑄模具的技術(shù)号嵌。

　　2楞澳、粉末燒結(jié)法

　　3D Systems公司的“Keltool”工藝是粉末燒結(jié)法的代表。該方法在原型或硅膠模內(nèi)注入金屬粉末與結(jié)合劑的混合物捣雪，待其固化后脫模堡扳，經(jīng)燒結(jié)、浸滲樹(shù)脂或銅延懂、錫等后而獲得模具侄脂。若需要提高模具的精度冯峭，可采取添加微細(xì)球狀粉末等措施。此方法的優(yōu)點(diǎn)與粉末冶金法相類似烫毡，即對(duì)使用的材料限制少谁汤。其不足之處是復(fù)制、燒結(jié)弄萨、浸滲等工序多殉俗，致使制模時(shí)間和成本增加。

　　東京大學(xué)中川威雄研究室野口裕之開(kāi)發(fā)的“Powder Casting”方法與前者的區(qū)別是瓣颅，先將粉末注入硅膠模內(nèi)倦逐，然后再注入結(jié)合劑，經(jīng)加壓宫补、燒結(jié)檬姥、滲銅等工序后得到不銹鋼模具。雖然該方法的精度高于前者守谓，但工藝繁雜穿铆，不適于制造大尺寸模具您单。

　　3斋荞、電鑄制模法

　　電鑄制模法是一種將快速原型和傳統(tǒng)電鑄技術(shù)相結(jié)合的方法，目前已用于高級(jí)轎車儀表板的模具制造虐秦。以CEMCOM公司的鍍鎳＋陶瓷復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)(NCC)工藝為例平酿，其基本過(guò)程為：先對(duì)RP原型表面進(jìn)行必要的表面精整或?qū)щ娞幚恚缓髮⒃妥鳛槟改＃帢O）置放在電鑄液(陽(yáng)極)中悦陋，電鑄液中的金屬離子在得到還原后就會(huì)逐層沉積在原型上蜈彼，從而形成電鑄殼體，然后再用陶瓷復(fù)合材料對(duì)殼體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)俺驶，之后將原型分離就得到了模具型腔究油。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是復(fù)制精度高，可用于注塑协黑、搪塑等塑料模具和壓鑄模等模具型腔的制造以及電火花成型電極的制造迹匈。但是，該方法同時(shí)也存在著制造周期長(zhǎng)脏拦、成本較高帚孔，以及必須對(duì)污染廢液進(jìn)行處理的缺點(diǎn)。

　　4摇昌、熔射制模法

　　為了解決電鑄法存在的問(wèn)題泉档，并克服原有熔射法制造的低熔點(diǎn)合金模具耐久性的不足，筆者在結(jié)合了熔射净耍、復(fù)合材料健需、鑄造培按、物理分離等技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功地開(kāi)發(fā)出了一種由快速原型制造表面帶天然飾紋的不銹鋼或碳化鎢合金注塑模具或金屬薄板成形模具的方法蕴来。該技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)了可熔射的高熔點(diǎn)合金耽效，以及易于分離的陶瓷型熔射原型。在研發(fā)的過(guò)程中括享，筆者對(duì)工藝1進(jìn)行了一次完善和優(yōu)化而獲得工藝2搂根。這是因?yàn)椋に?所需原型須由RP原型經(jīng)硅膠模兩次復(fù)制才能獲得铃辖，由于工序較多剩愧，使精度控制難度增大，而工藝2則省去了1娇斩、2兩道復(fù)制工序仁卷，可直接制作熔射原型，從而大大縮短了制模周期犬第、降低了成本以及提高了制模精度锦积，尤其適于大中型金屬模具的快速、低成本制造歉嗓。工藝2允許模具表面使用各種不同硬度的合金丰介，高的硬度可達(dá)HRc63，制成的模具尺寸精度可達(dá)到0.02%鉴分，平均粗糙度為0.2~0.4mm哮幢。目前，該技術(shù)已獲國(guó)家發(fā)明專利并申請(qǐng)了新的中國(guó)和國(guó)際發(fā)明專利欣慰。

　　在2003年9月10~13日舉行的第六屆國(guó)際工模具大會(huì)上市黔，英國(guó)牛津大學(xué)與美國(guó)福特公司發(fā)表了采用電弧熔射制造汽車覆蓋件沖壓凸模，以取代原有數(shù)控機(jī)床切削加工制模的工藝的研究成果氮栏。不過(guò)插棱，該技術(shù)仍需先制作一個(gè)鋁質(zhì)原型，然后采用冷卻凝固法左蛙，將金屬和結(jié)合劑混合漿料澆注到箱體中肘何，在-40℃下將其冷凍凝固。經(jīng)過(guò)去除水分韭购、高溫處理的步驟权炫，在增加了強(qiáng)度之后，就獲得了陶瓷型熔射原型膜狈。該技術(shù)采用了機(jī)器人電弧熔射最佳路徑和冷卻控制方式岁且，能夠使原型表面熔射鋼殼厚達(dá)2cm，制模時(shí)間縮短到了原有方法的1/5缺沿，但制模精度未見(jiàn)報(bào)道乃楣。

　　快速制模技術(shù)的發(fā)展前景

　　快速制模技術(shù)是在與傳統(tǒng)的機(jī)械加工制模技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的稚补。雖然近年來(lái)高速銑削技術(shù)得到迅速發(fā)展，其高達(dá)10多萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的銑削速度和良好的表面精度已大大提高了機(jī)械加工制模技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力框喳，再加上電火花加工技術(shù)课幕，致使機(jī)械加工制模技術(shù)成為快速制模技術(shù)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。但是五垮，在制造表面帶微細(xì)形狀乍惊、流道復(fù)雜，以及具有梯度功能材料和不同材質(zhì)表面的模具等方面放仗，快速制模技術(shù)也有著機(jī)加工所無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)润绎。此外，快速制模技術(shù)還具有能源消耗小诞挨、成材率高莉撇、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。這是由于機(jī)械或電火花等去除加工的模具制造方法是將坯料去除至需要的形狀惶傻，此過(guò)程必然產(chǎn)生一定的廢料棍郎，而電鑄、熔射等方法則僅在模具表面附著所需的模具材料银室。若采用直接快速制模法恃感，則僅需逐層堆積至必要的形狀即可。因此放干，快速制模技術(shù)具有很好的發(fā)展前景轨府，并成為了21世紀(jì)制造業(yè)最為關(guān)注的制模技術(shù)之一。

　　目前闹彩，我國(guó)的汽車、家電估宏、電子/通訊投充、輕工等諸多行業(yè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)越來(lái)越離不開(kāi)快速制模技術(shù)。對(duì)于該技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展芙卸，筆者認(rèn)為敷液，我們的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)為開(kāi)發(fā)出具有原創(chuàng)性的短流程、高精度的快速制模所需的新材料和新工藝后摧，以形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的快速制模核心技術(shù)粱祟。而當(dāng)務(wù)之急則是加大對(duì)于大中型、復(fù)雜形狀咙驾、耐久性持偏、高精度金屬模具的快速及低成本制造新工藝和新材料的開(kāi)發(fā)力度。

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