隨著全球市場一體化的形成亮花，制造業(yè)的競爭十分激烈限番，產(chǎn)品的開發(fā)速度日益成為市場競爭的主要矛盾。在這種情況下想幻，自主快速產(chǎn)品開發(fā)的能力粱栖，成為制造業(yè)全球競爭的實力基礎(chǔ)。同時脏毯，制造業(yè)為滿足日益變化的用戶需求闹究，又要求制造技術(shù)有較強的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產(chǎn)而不增加產(chǎn)品的成本食店。因此渣淤，產(chǎn)品開發(fā)的速度和制造技術(shù)的柔性就變的十分關(guān)鍵了。本文主要介紹了快速模具的應(yīng)用背景和主要特點叛买，并闡述了RPM在快速制模中的主要應(yīng)用砂代。

　　一、前言

　　快速模具技術(shù)（RapidTooling率挣，簡稱RT）是應(yīng)用快速成形方法（RPM）刻伊，快捷、方便地制作工具或模具的一種新興技術(shù)椒功。RT一直受到產(chǎn)品開發(fā)商和模具界的廣泛重視捶箱，可以說，RT是傳統(tǒng)快速模具技術(shù)與現(xiàn)代先進制造技術(shù)相結(jié)合的典范硫舞。

　　RT的顯著特點是：制模周期短相脱、工藝簡單乍询、易于推廣、制模成本低绅拢，精度和壽命能滿足特定的功能需要椰锹，綜合經(jīng)濟效益良好，特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)試制濒聪、工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產(chǎn)啰蹲。目前，RT已被廣泛應(yīng)用到汽車制造砍没、航空航天懒竖、軍工、電子鸥司、醫(yī)學(xué)和家電等領(lǐng)域舅洋。

　　運用RPM技術(shù)可以直接制造模具，也可以利用快速物理原型經(jīng)過中間轉(zhuǎn)化制造模具培愁。

　　二著摔、利用RPM原型直接制造模具

　　直接法是指根據(jù)模具的CAD模型由RP系統(tǒng)直接制造成形，它不需要RP制作樣件竭钝，也不依賴傳統(tǒng)的模具制造工藝梨撞，對模具的制造尤其快捷，是一種有開發(fā)前景的快速模具制造方法香罐。

　　1. LOM法直接制造模具

　　分層實體制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）工藝时肿，又稱疊層實體制造或分層實體制造庇茫，由美國Helisys公司的Michael Feygin于1986年研究成功，并推出了商品化的機器螃成。

　　采用LOM工藝成型的紙基原型可直接用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)木模旦签，不僅大大縮短了制模時間，而且原型的尺寸精度也比木模高寸宏，強度和尺寸穩(wěn)定性也優(yōu)于木模宁炫。對于形狀復(fù)雜的高精度模具，其優(yōu)點尤為突出氮凝「岢玻快速成型件具有較好的機械強度和穩(wěn)定性，其性能優(yōu)于硬木黎蠢，可承受200℃的高溫霹早。經(jīng)表面處理后，可用作砂型鑄造的木模岔歼，一般可用來重復(fù)制作50～100件砂型秋贤。其不足之處是RP原型經(jīng)長時間保存后會產(chǎn)生變形跛猛。

　　LOM法主要用以制造下列用途的紙模具：灌注石蠟鑄造蠟?zāi)５哪＞摺⑹喑尚湍Ｅ篮取⑺芰蠅鸿T成型模和低熔點合金鑄造模等儡绩。

　　2. SLS法直接制造模具

　　采用SLS(Selective Laser Sintering)工藝可直接燒結(jié)涂敷有粘接劑的金屬粉末，當模型制造完成后程鸵，再加熱去除粘接劑较搔，并對模型進行金屬浸滲，從而獲得金屬模具缔道。

　　SLS法可以選擇不同的粉末來制造不同用途的模具屈淫。用SLS法可直接燒結(jié)金屬模具或陶瓷模具，用作注塑享甸、壓鑄截碴、擠塑等塑料成型模及沖壓成形模。SLS制作的模具經(jīng)滲銅后蛉威，還可直接用作金屬模具日丹。

　　三、利用RPM技術(shù)間接制造模具

　　根據(jù)材質(zhì)的不同蚯嫌，間接制模法生產(chǎn)出來的模具一般分為軟質(zhì)模具和硬質(zhì)模具兩大類哲虾。

　　1. 利用RPM原型制造軟質(zhì)模具

　　軟質(zhì)模具因其所使用的軟質(zhì)材料（如硅橡膠、環(huán)氧樹脂等）有別于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料而得名择示。這些軟模具可用作試制束凑、小批量生產(chǎn)用注塑模，制造硬模具的中間過渡模和低熔點合金鑄造模等栅盲。這些軟模具具有很好的彈性汪诉、復(fù)印性和一定的強度，在澆注成形復(fù)雜模具時谈秫，可以大大簡化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計扒寄，且便于脫模。例如私免，TEK高溫硫化硅橡膠的抗壓強度可達12.4～62.1MPa木冈，承受工作溫度150～500℃，模具壽命一般為200～500件檀抡。一般室溫固化硅橡膠構(gòu)成的軟模具壽命為10～25件演易，環(huán)氧樹脂合成材料構(gòu)成的軟模具壽命為300件。由于其制造成本低和制作周期短层漠，因而在新產(chǎn)品開發(fā)過程中作為產(chǎn)品功能檢測和投入市場試運行以及在國防爱茫、航空等領(lǐng)域單件、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)方面受到高度重視，尤其適合于批量小慰沸、品種多拷拗、改型快的現(xiàn)代制造模式。其工藝流程是將快速原型配置澆注系統(tǒng)作為芯模磷像，懸置于模盒內(nèi)涩霞，注入流態(tài)硅膠，經(jīng)真空脫氣邦匆、固化后沿預(yù)設(shè)的分型面分開睦绍，模具制造即告完成。硅膠模具可以用來制作塑料件和低熔點合金件涉波，壽命只有幾十次至上百次英上。

　　2. 利用RPM原型制造硬質(zhì)模具

　　軟質(zhì)模具生產(chǎn)制品的數(shù)量一般為50～5000件，對于中大批量的產(chǎn)品啤覆，仍然需要傳統(tǒng)的硬質(zhì)模具苍日。硬質(zhì)模具主要用于砂型鑄造、消失模的壓型制作窗声、注塑模以及簡易非鋼質(zhì)拉伸模相恃。硬質(zhì)模具制造主要有以下幾種方法。

　　(1)電火花加工法

　　電火花加工法是利用RPM原型制作EDM電極笨觅，然后利用電火花加工制作鋼模拦耐。其制作過程一般為：RPM原型→三維砂輪→ 石墨電極→鋼模。

　　(2) 熔模精密鑄造法

　　在批量生產(chǎn)硬質(zhì)模具時可采用熔模精密鑄造法见剩。該方法是利用RPM原型或根據(jù)原型翻制的軟質(zhì)模具生產(chǎn)蠟?zāi)Ｉ迸矗缓罄萌勰＞T工藝制作鋼質(zhì)模具。大部分的RPM原型都可以作為熔模精密鑄造的母模炮温。其工藝路線是：RP原型（中間過渡模）→制作蠟型→熔模鑄造→成型/處理→模具火脉。

　　(3) 陶瓷型精密鑄造法

　　在陶瓷型精密鑄造中，通常采用的母模（如木模茸汇、石膏模和金屬模等）存在著加工困難、精度難以保證荒鳖、制造周期長居饵、使用壽命短和成本高等問題，因此對于復(fù)雜形狀的零件將RP原型技術(shù)直接用于陶瓷型鑄造末昂，可比傳統(tǒng)加工方法節(jié)省工時减严，降低成本。其工藝路線是：RP原型→軟亩荆→移出母陌雇耄→澆注/噴涂漿料→澆注金屬→成型/處理→模具。

　　(4) 金屬熔射噴涂制造法

　　金屬熔射噴涂制造模具的方法是在RP原型或過渡模型為母模的表面上，用電弧或等離子噴涂霧狀金屬始踪，形成金屬硬殼層笆唧，移去母模后，在金屬殼背面補鑄金屬基合成材料或環(huán)氧樹脂洁糟，形成硬背襯岸裙，經(jīng)后處理得到金屬表面與硬背襯構(gòu)成的模具。用該方法制作的模具機械性能較好速缆，精度也容易保證降允，可以制作工作壓力較高的模具，模具壽命可達1000～30000件艺糜。

　　(5) 鋁基合成材料制造法

　　以RP原型為母模剧董，澆注硅橡膠等軟材料形成軟模具，再在軟模具中澆注室溫下液態(tài)鋁基合成材料形成型腔破停，型腔經(jīng)后處理制得模具翅楼。由于是在室溫下澆注，避免了高溫熔化金屬澆注導(dǎo)致的較大翹曲變形辱挥，精度容易得到保證犁嗅。用這種方法制作的注塑模具壽命一般為500～5000件(取決于被注射成形零件的材料和形狀)。

　　(6) 化學(xué)粘結(jié)陶瓷材料制造法

　　以RP原型為母模晤碘，澆注硅橡膠等軟材料形成軟模具褂微，再在軟模具中澆注化學(xué)粘結(jié)陶瓷材料（CBC），在205℃下固化形成型腔园爷，經(jīng)處理后制得模具宠蚂。用該法制得的模具壽命一般為300件。其工藝路線為：快速原型制作紙質(zhì)母木砦撸→（澆注硅橡膠夷朽、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等軟材料）構(gòu)成軟脑猓→移去母南ㄆ樱→在軟模中澆注化學(xué)粘結(jié)陶瓷(CBS) →在205℃下固化CBS型腔→型腔表面拋光加入澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)→小批量生產(chǎn)用注塑模。

　　(7) 鑄造法

　　用快速原型作為石蠟鑄造模具的蠟型或砂型鑄造模具的模型勺激，制作鑄造殼型或砂型雾鸠，然后澆注出金屬模具來，但鑄造出來的模具一般還要經(jīng)過打磨或少量切削加工捎滴。

　　(8) 鋼絲模具

　　鋼絲模具是利用細鋼絲在某個方向沿快速原型的外形排列而形成模腔的模具纪娄。鋼絲可采用機械緊固，也可在鋼絲上涂抹或在鋼絲間注入環(huán)氧樹脂或低熔點合金等作為粘結(jié)劑悉契，壓緊固化后即可启毁。模腔內(nèi)壁可冷噴涂金屬合金橘蹭，以提高使用壽命和表面質(zhì)量。鋼絲模不但適合生產(chǎn)塑料制品页衙，還可用于生產(chǎn)金屬制品摊滔。

　　(9)電鑄制模

　　電鑄制模法的原理和過程與金屬噴涂法比較類似。它是采用電化學(xué)原理拷姿，通過電解液使金屬沉積在原型表面上惭载，再背襯其他充填材料來制作模具的方法。電鑄法制作的模具復(fù)制性好且尺寸精度高响巢，適合于精度要求較高描滔、形態(tài)均勻一致和形狀花紋不規(guī)則的型腔模具，如人物造型模具踪古、兒童玩具和鞋模等含长。

　　四、結(jié)論

　　總之伏穆，用快速成形技術(shù)制作模具拘泞，既避開了復(fù)雜的機械切削加工，保證模具的精度枕扫，又可以大大縮短制模時間陪腌、節(jié)省制模費用，與傳統(tǒng)的數(shù)控加工模具方法相比燥颠，周期和費用都降低了1/3～1/10左右叼稍，對于形狀復(fù)雜的精密模具，優(yōu)點尤為突出睛赁。但是這種模具制作方法闻荠，目前還存在著所制模具壽命相對較短的缺點，即使是金屬表面加硬背襯的模具徙祥，其使用壽命也不及真正的金屬模藻拟，所以快速成形模具適合于單件小批量生產(chǎn)。

　　雖說快速成型技術(shù)研究的熱點較多廉贤，但是快速模具制造技術(shù)卑聚，是非常具有經(jīng)濟前景的領(lǐng)域。隨著快速成型技術(shù)和材料技術(shù)的不斷發(fā)展和完善卧蒂，快速模具技術(shù)必將獲得新的活力谆藐，尤其在開發(fā)高檔技術(shù)產(chǎn)品方面，將會發(fā)揮更大的作用更假。

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