傳統(tǒng)制造業(yè)的戰(zhàn)略是規(guī)模效益第一雏逾，二十世紀(jì)八十年代提出價格和質(zhì)量第一巢株，九十年代以來，已發(fā)展為市場響應(yīng)第一犹芹。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下崎页，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和減少開發(fā)新產(chǎn)品投資風(fēng)險，成為企業(yè)賴以生存的關(guān)鍵腰埂。近年來飒焦，制造業(yè)市場的制造戰(zhàn)略重點(diǎn)正在發(fā)生從成本與質(zhì)量到時間與響應(yīng)的重大轉(zhuǎn)移∮炝快速將多樣化的產(chǎn)品推向市場是制造商把握市場先機(jī)而求生存的重要保障牺荠，快速響應(yīng)制造已成為國際研究的熱點(diǎn)，應(yīng)運(yùn)而生的快速成形/快速制模/快速制造技術(shù)為企業(yè)提高競爭力提供了一種先進(jìn)的手段担擦。該技術(shù)是基于材料累加成形的一種高新制造技術(shù),被認(rèn)為是20世紀(jì)制造領(lǐng)域的一次革命性突破例杰，可制造注塑模拟晋、壓鑄模、沖壓模等各類精密復(fù)雜模具侥丝，目前已廣范應(yīng)用于汽車蛇狐、航空航天、船舶贬打、家電腿宛、工業(yè)設(shè)計、醫(yī)療猫荤、建筑顶山、工藝品制作以及兒童玩具等領(lǐng)域，并且隨著這一技術(shù)本身的不斷發(fā)展和完善瞭芬，其應(yīng)用范圍將不斷拓廣楞便。　　　　　　　　

　　在汽車利术、家電制造業(yè)中，模具成形零件占到了制造工時的50％～70％低矮。模具制造是制約我國汽車印叁、家電、輕工等行業(yè)發(fā)展的瓶頸和關(guān)鍵军掂，隨著快速成型軟硬件設(shè)備與快速成型材料的不斷發(fā)展和完善轮蜕，快速原型件的強(qiáng)度和精度得到不斷的提高，快速成型技術(shù)已經(jīng)逐漸地深入到快速模具制造領(lǐng)域蝗锥，基于快速成型方法制造各類簡易經(jīng)濟(jì)快速模具已成為RP&M應(yīng)用的熱點(diǎn)問題跃洛。　

　　一终议、模具快速制造　

　　雖然快速成形技術(shù)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(shù)的應(yīng)用日益廣泛汇竭，特別是給模具的設(shè)計與制造帶來了一次飛躍⊙ㄕ牛快速原型技術(shù)可精確制作模具的型心和型腔细燎，也可直接用于注射過程制作塑料樣件，以便發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的錯誤皂甘。由于快速原型制造這一新技術(shù)的應(yīng)用,使模具的設(shè)計與制造逐步趨向于數(shù)字化玻驻、快速化，使模具制造在縮短周期哪峰，降低成本的進(jìn)程中冷吏，大大前進(jìn)了一步∈匕幔　

　　快速制模技術(shù)大都是依據(jù)快速成型制作的實體模型即樣模(母模)采用拷貝方式(如金屬噴涂些惑、電鍍啦掸、復(fù)合材料澆注、精鑄等)來快速制造模具主要工作零件(凸巩樟、凹钠腿牛或模腔、模芯)的艰捶，其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的1/5～1/10祟放，而成本卻僅為其1/3～1/5∩酥鳎　　　　　　

　　根據(jù)模具材料衡喧、生產(chǎn)成本、RP原型的材料玫氢、生產(chǎn)批量帚屉、模具的精度要求已開發(fā)出多種多樣的工藝方法。目前的快速制模方法大致有間接制模法和直接制模法漾峡，基于RP快速制造模具的方法多為間接制模法攻旦。依據(jù)材質(zhì)不同，間接制模法生產(chǎn)出來的模具有軟模生逸、橋模和硬模牢屋。軟模(soft tooling)通常指的是硅橡膠模具。用SLA槽袄、FDM烙无、LOM或SLS等技術(shù)制作的原型，再翻曬柘鸞耗＞吆蟊槌撸蚰Ｖ泄嘧⑺櫸蕕木郯濱ソ乜幔袒蠹吹玫剿璧牧慵Ｇ拍?bridge tooling)通常指的是可直接進(jìn)行注塑生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂模具乾戏。采用環(huán)氧樹脂模具與傳統(tǒng)注塑模具相比迂苛，成本只有傳統(tǒng)方法的幾分之一，生產(chǎn)周期也大大減少歧蕉。模具壽命不及鋼模画了，但比硅膠模高，可達(dá)1000～5000件吼季，可滿足中小批量生產(chǎn)的需要嫌或。硬模(hard tooling)通常指的就是鋼質(zhì)模具，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误反『裙啵　　　　　

　　快速制模技術(shù)制模周期短、工藝簡單、易于推廣嘉栽、制模成本低慈哗、精度和壽命能滿足某種特定的功能需要，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好损螃，是一種快捷筋悴、方便、實用的模具制造技術(shù)筹聂，特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)試制暖悦、工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產(chǎn)〗诮妫　

　　企業(yè)間的競爭日益加劇在刺，產(chǎn)品開發(fā)周期要求越來越短，為快速制模技術(shù)提供了發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展空間头镊。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展蚣驼，快速制模技術(shù)越來越受到產(chǎn)品開發(fā)商和模具界廣泛重視，對其研究正方興未艾相艇，新的技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)颖杏，呈現(xiàn)出生機(jī)勃勃的發(fā)展趨勢，有著強(qiáng)大的生命力坛芽∈溏瑁　

　　二、注塑拿夷伲快速制造技術(shù)—金屬噴涂制模法　　　　　　　　　　

　　1、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机久、快速凝固等方法相結(jié)合的間接制模法臭墨，其工藝是將熔融或半熔融的金屬顆粒噴射到通過SLA、SLS或LOM方法制造的原型上犯绪，生成金屬薄層乐肿，然后補(bǔ)強(qiáng)背襯并除去原型后得到模具產(chǎn)品。目前有兩種形式骑失，即霧化噴射法（快速凝固工藝RSP）软雹、噴涂法。當(dāng)模具要求的壽命在3000件以下時荞扒，一般采用以RP原型作母模丙煞，將低熔點(diǎn)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，形成模具型腔表面窟蝌，充填背襯復(fù)合材料钢陨，制作鋅鋁合金軟模具★鼻保　　　　　

　　金屬噴涂制模法以樣模為標(biāo)準(zhǔn)材圈，模具型腔尺寸插驾、幾何精度完全取決于樣模，型腔表面及其精細(xì)花紋一次同時形成三稿，故制模速度快篇裁，制造周期短，模具壽命長赡若，成本低达布，僅為數(shù)控法加工鋼模的1/3-1/5。模具表面光潔度好斩熊，工藝簡單往枣，設(shè)備要求低，比較適合于注射成型模粉渠、壓鑄模分冈、板料壓延模的快速制造“灾辏　　　　　　　　

　　2雕沉、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：　　　　

　　（1）模型準(zhǔn)備　

　　模型可由許多材料制成去件，包括塑料坡椒、石膏、橡膠尤溜、木材等倔叼。首先建立三維模型，然后對其進(jìn)行分層切片篇惧，并由快速成型機(jī)制作出樣模胖移。模型準(zhǔn)備中最重要的是清理模型表面和涂抹脫模劑∧柰瘢　

　【铣拧（2）金屬噴涂模型　

　　脫模劑干燥后，選擇最佳的噴涂參數(shù)孕赫，即可開始在模具上噴涂金屬还幅，噴涂時應(yīng)保證使噴槍連續(xù)運(yùn)動，防止涂層過熱變形玉惫，涂層厚度一般可控制在2～3mm挠氛。　

　〖乒唷（3）制作模具框架　

　　如果模具在工作中要受到內(nèi)壓力或模具必須安裝在成型機(jī)上工作熬皮，模具必須有骨架結(jié)構(gòu)且制成的骨架應(yīng)帶有填料。　

　∮钠摺（4）澆注模具的填充材料　

　　應(yīng)使填充材料具有較高的熱導(dǎo)率和較低的凝固收縮率以及較高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性能景殷。一般選擇的填充材料為環(huán)氧樹脂與鋁粉、鋁顆粒等金屬粉末的混合物澡屡≡持浚　

　　（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驶鹉，然后再根據(jù)不同的需要绩蜻，對模具進(jìn)行拋光等后期制作∈衣瘢　

　“炀（6）組裝試模　　　　　

　　3姚淆、噴涂設(shè)備與噴涂材料　　　　　　　　

　　金屬電弧噴涂工作系統(tǒng)一般由噴涂電源孕蝉、送絲機(jī)構(gòu)、噴槍和壓縮氣體等系統(tǒng)組成腌逢。XDP-5型電弧噴涂設(shè)備工作穩(wěn)定可靠降淮，使用維護(hù)方便，能勝任繁重的噴涂工作缓冷，其基本參數(shù)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铝三，在滿足低熔點(diǎn)、低收縮率的情況下即倦，應(yīng)盡可能具有較好的力學(xué)性能和較致密的涂層組織羹浪。目前市場提供的電弧噴涂用絲材有鋁、鋅疚线、銅治队、鎳、不銹鋼添祈、鋁青銅、巴氏合金瓦式、復(fù)合絲等許多品種恒猴。但高熔點(diǎn)金屬，如鋼幸瓢、鎳诉母、銅等在噴涂時涂層收縮率、熱應(yīng)力冀泻、孔隙率都比較大常侣，涂層易開裂、翹曲、剝落胳施，所以目前只有低熔點(diǎn)的鋅溯祸、鋁絲材適合用于模具制造∥杷粒　

　　三焦辅、金屬噴涂快速制造注塑模技術(shù)的應(yīng)用范例與發(fā)展　　　　　　　　　

　　金屬噴涂方法制造的模具特別適于生產(chǎn)反應(yīng)注塑成型工藝中的聚氨酯零部件的生產(chǎn)，廣泛用于塑料加工中的反應(yīng)注塑成型椿胯、吹塑成型筷登、結(jié)構(gòu)發(fā)泡以及其它一些注塑成型等工藝中，如汽車制造中可以用來生產(chǎn)駕駛盤哩盲、汽車儀表盤前方、座墊、頭部靠墊廉油、阻流板惠险、汽車內(nèi)飾頂蓬等，在輕工業(yè)中則可以用來制造聚氨酯鞋底等兢努，金屬噴涂快速模具較硅橡膠快速模具的壽命要長漂岔，可以應(yīng)用在注塑機(jī)上進(jìn)行小批量的制品生產(chǎn)。在應(yīng)用注塑工藝時應(yīng)考慮到低熔點(diǎn)合金金屬噴涂型腔的性能以及模具的壽命極限贞卜。為防止模具過早損壞辰想，注射壓力不宜過高，但也必須保證制品能夠成形的最小注射壓力爹嘁，否則會產(chǎn)生注不滿的現(xiàn)象远驹。　　　　　　　　　

　　金屬噴涂注塑模具的成功應(yīng)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项驮，其成本約在4000～5000元之間安坏，制作時間約在一個月左右，而用電弧噴涂快速制模方法來制作洛淑，其費(fèi)用約為1100元左右颈冶，工時為60h左右。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驻碉“谝郑　　　　　　　　　

　　花盆底座注塑模具制作加工工序：機(jī)加工噴涂用底板→凹模型腔殼體噴涂前準(zhǔn)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、凹模分離與模具表面清理→機(jī)加工模具零件→組裝試模须鼎【ò椋　　　　　　　

　　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晋控，注射成型1000件滴頭產(chǎn)品汞窗，用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉試驗姓赤。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，發(fā)揮了快速成型制造技術(shù)的優(yōu)越性仲吏，快速地實現(xiàn)了新產(chǎn)品的試制不铆，含RP原型，制作生產(chǎn)周期為僅為2周蜘矢】衲校　　　　　　　　　

　　3、愛達(dá)荷注塑模具　　　　　　　

　　美國愛達(dá)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(shù)實現(xiàn)了注塑模具的快速經(jīng)濟(jì)制造品腹。該方法采用快速原型技術(shù)制作的樣件作為母體樣板岖食，通過噴涂到母體樣板的金屬或合金熔滴的沉積制造模具∥杩裕　　 工藝過程為：熔融的工具鋼或其它合金被壓入噴嘴泡垃，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，噴向并沉積到母體樣板上骚钮，復(fù)制出母樣的表面結(jié)構(gòu)形狀秘鳞，借助脫模劑使沉積形成的鋼制模具與母樣分離，即可快速制出所需模具设鼎∈迦耍　　　　　　　

　　最近，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院先進(jìn)制造技術(shù)研究所成功采用“電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術(shù)” 進(jìn)行轎車新車型開發(fā)中大型沖壓模具快速制造阿席，該技術(shù)集成了快速原型伍奏、電弧噴涂和電刷鍍等技術(shù)，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(diǎn)金屬薄殼菠吟，從而制作出模具的型腔肿蚂；在填充適當(dāng)?shù)谋骋r材料并脫模后，利用電刷鍍技術(shù)在模具工作表面刷鍍強(qiáng)化涂層煮卢，進(jìn)而完成模具的快速制造措找。　　　　　　

　　利用該技術(shù)與設(shè)備争造，結(jié)合快速原型制造技術(shù)和高速數(shù)控加工技術(shù)蝗羊，可以低成本高效率地進(jìn)行大型、精密仁锯、復(fù)雜以及長壽命模具的快速制造耀找。　

　　采用電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術(shù)制造覆蓋件模具扑馁，成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工鋼模具的1/10拴鸵，制造周期為后者的1/4～1/5城豁，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀劣搪，非常適合于新車型開發(fā)中的樣車試制和小批量生產(chǎn)。該技術(shù)也可以用于注塑模具快速制造噪终。

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