傳統(tǒng)制造業(yè)的戰(zhàn)略是規(guī)模效益第一张抄，二十世紀(jì)八十年代提出價(jià)格和質(zhì)量第一孤页，九十年代以來丛晦，已發(fā)展為市場響應(yīng)第一奕纫。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下，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(xiǎn)烫沙，成為企業(yè)賴以生存的關(guān)鍵匹层。近年來，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(shí)間與響應(yīng)的重大轉(zhuǎn)移锌蓄∮止蹋快速將多樣化的產(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，快速響應(yīng)制造已成為國際研究的熱點(diǎn)煤率，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)的手段仰冠。該技術(shù)是基于材料累加成形的一種高新制造技術(shù),被國際模協(xié)秘書長羅百輝認(rèn)為是20世紀(jì)制造領(lǐng)域的一次革命性突破乏冀，可制造注塑模、壓鑄模洋只、沖壓模等各類精密復(fù)雜模具辆沦，目前已廣范應(yīng)用于汽車、航空航天驮尘、船舶丛滋、家電、工業(yè)設(shè)計(jì)温辉、醫(yī)療技窝、建筑、工藝品制作以及兒童玩具等領(lǐng)域亡铺，并且隨著這一技術(shù)本身的不斷發(fā)展和完善叙冕，其應(yīng)用范圍將不斷拓廣。

　　在汽車厕猴、家電制造業(yè)中鹉某，模具成形零件占到了制造工時(shí)的50%～70%。模具制造是制約我國汽車盲外、家電继躁、輕工等行業(yè)發(fā)展的瓶頸和關(guān)鍵，隨著快速成型軟硬件設(shè)備與快速成型材料的不斷發(fā)展和完善棺蛾，快速原型件的強(qiáng)度和精度得到不斷的提高虎炸，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，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)問題怜俐。

　　一尝盼、模具快速制造

　　雖然快速成形技術(shù)問世時(shí)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，特別是給模具的設(shè)計(jì)與制造帶來了一次飛躍佑菩《苣快速原型技術(shù)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殿漠，以便發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的錯(cuò)誤赴精。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(jì)與制造逐步趨向于數(shù)字化、快速化绞幌，使模具制造在縮短周期蕾哟，降低成本的進(jìn)程中，大大前進(jìn)了一步莲蜘。

　　快速制模技術(shù)大都是依據(jù)快速成型制作的實(shí)體模型即樣模(母模)采用拷貝方式(如金屬噴涂谭确、電鍍、復(fù)合材料澆注票渠、精鑄等)來快速制造模具主要工作零件(凸逐哈、凹姆移或模腔、模芯)的蒙玩，其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的1/5～1/10瘤贷，而成本卻僅為其1/3～1/5。

　　根據(jù)模具材料绅刨、生產(chǎn)成本招惜、RP原型的材料、生產(chǎn)批量抗钻、模具的精度要求已開發(fā)出多種多樣的工藝方法棚泛。據(jù)國際模協(xié)秘書長羅百輝介紹，目前的快速制模方法大致有間接制模法和直接制模法褒述，基于RP快速制造模具的方法多為間接制模法牢米。依據(jù)材質(zhì)不同，間接制模法生產(chǎn)出來的模具有軟模蒙便、橋模和硬模。軟模(softtooling)通常指的是硅橡膠模具结阅。用SLA仓陆、FDM、LOM或SLS等技術(shù)制作的原型蝎毡，再翻成硅橡膠模具后厚柳，向模中灌注雙組份的聚氨酯，固化后即得到所需的零件沐兵。橋模(bridgetooling)通常指的是可直接進(jìn)行注塑生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂模具别垮。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)方法的幾分之一扎谎，生產(chǎn)周期也大大減少碳想。模具壽命不及鋼模，但比硅膠模高毁靶，可達(dá)1000～5000件胧奔，可滿足中小批量生產(chǎn)的需要。硬模(hardtooling)通常指的就是鋼質(zhì)模具预吆，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龙填。

　　快速制模技術(shù)制模周期短、工藝簡單拐叉、易于推廣岩遗、制模成本低、精度和壽命能滿足某種特定的功能需要厨棒，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好棠吨，是一種快捷桑趴、方便、實(shí)用的模具制造技術(shù)野戏，特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)試制遵非、工藝驗(yàn)證和功能驗(yàn)證以及多品種小批量生產(chǎn)。

　　企業(yè)間的競爭日益加劇哺挺，產(chǎn)品開發(fā)周期要求越來越短华媳，為快速制模技術(shù)提供了發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展空間。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展暴姓，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娇紊，對其研究正方興未艾，新的技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)湿儡，呈現(xiàn)出生機(jī)勃勃的發(fā)展趨勢触茎，有著強(qiáng)大的生命力。

　　二处榔、注塑南Ａ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纲辽、快速凝固等方法相結(jié)合的間接制模法颜武，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方法制造的原型上拖吼，生成金屬薄層鳞上，然后補(bǔ)強(qiáng)背襯并除去原型后得到模具產(chǎn)品。目前有兩種形式吊档，即霧化噴射法(快速凝固工藝RSP)篙议、噴涂法。當(dāng)模具要求的壽命在3000件以下時(shí)怠硼，一般采用以RP原型作母模鬼贱，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，形成模具型腔表面香璃，充填背襯復(fù)合材料吩愧，制作鋅鋁合金軟模具。

　　金屬噴涂制模法以樣模為標(biāo)準(zhǔn)增显，模具型腔尺寸慎瓮、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(shí)形成伊丘，故制模速度快捧法，制造周期短，模具壽命長，成本低裹五，僅為數(shù)控法加工鋼模的1/3-1/5卦须。模具表面光潔度好，工藝簡單捅县，設(shè)備要求低摊壳，比較適合于注射成型模、壓鑄模猪晰、板料壓延模的快速制造粒颂。

　　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(gè)步驟：

　　(1)模型準(zhǔn)備

　　模型可由許多材料制成状寨，包括塑料仑萧、石膏、橡膠枷遂、木材等樱衷。首先建立三維模型，然后對其進(jìn)行分層切片酒唉，并由快速成型機(jī)制作出樣模矩桂。模型準(zhǔn)備中最重要的是清理模型表面和涂抹脫模劑。

　　(2)金屬噴涂模型

　　脫模劑干燥后痪伦，選擇最佳的噴涂參數(shù)侄榴，即可開始在模具上噴涂金屬，噴涂時(shí)應(yīng)保證使噴槍連續(xù)運(yùn)動(dòng)流妻，防止涂層過熱變形牲蜀，涂層厚度一般可控制在2～3mm笆制。

　　(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)上工作绅这，模具必須有骨架結(jié)構(gòu)且制成的骨架應(yīng)帶有填料。

　　(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)度和耐磨性能在辆。一般選擇的填充材料為環(huán)氧樹脂與鋁粉证薇、鋁顆粒等金屬粉末的混合物。

　　(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匆篓，然后再根據(jù)不同的需要猬肖，對模具進(jìn)行拋光等后期制作。

　　(6)組裝試模

　　3猾妖、噴涂設(shè)備與噴涂材料

　　金屬電弧噴涂工作系統(tǒng)一般由噴涂電源函以、送絲機(jī)構(gòu)、噴槍和壓縮氣體等系統(tǒng)組成啼脑。XDP-5型電弧噴涂設(shè)備工作穩(wěn)定可靠轨畏，使用維護(hù)方便，能勝任繁重的噴涂工作，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：0～4.8m/min

　　用于電弧噴涂制模的材料瞄隶，在滿足低熔點(diǎn)态素、低收縮率的情況下，應(yīng)盡可能具有較好的力學(xué)性能和較致密的涂層組織第讯。目前市場提供的電弧噴涂用絲材有鋁躲含、鋅、銅褒碌、鎳别肄、不銹鋼、鋁青銅踊跟、巴氏合金踩验、復(fù)合絲等許多品種。但高熔點(diǎn)金屬商玫，如鋼箕憾、鎳、銅等在噴涂時(shí)涂層收縮率拳昌、熱應(yīng)力袭异、孔隙率都比較大，涂層易開裂炬藤、翹曲御铃、剝落，所以目前只有低熔點(diǎn)的鋅沈矿、鋁絲材適合用于模具制造上真。

　　三、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)羹膳，廣泛用于塑料加工中的反應(yīng)注塑成型睡互、吹塑成型、結(jié)構(gòu)發(fā)泡以及其它一些注塑成型等工藝中缰寻，如汽車制造中可以用來生產(chǎn)駕駛盤甩澳、汽車儀表盤、座墊艰耿、頭部靠墊岗师、阻流板、汽車內(nèi)飾頂蓬等苔盆，在輕工業(yè)中則可以用來制造聚氨酯鞋底等瘩邀，金屬噴涂快速模具較硅橡膠快速模具的壽命要長，可以應(yīng)用在注塑機(jī)上進(jìn)行小批量的制品生產(chǎn)茵窃。在應(yīng)用注塑工藝時(shí)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依矿。為防止模具過早損壞泡快，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纤票，否則會(huì)產(chǎn)生注不滿的現(xiàn)象嗓钦。

　　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，其成本約在4000～5000元之間猪攀，制作時(shí)間約在一個(gè)月左右溯饵，而用電弧噴涂快速制模方法來制作，其費(fèi)用約為1100元左右锨用，工時(shí)為60h左右丰刊。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。

　　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→凸增拥、凹模分離與模具表面清理→機(jī)加工模具零件→組裝試模啄巧。

　　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掌栅，注射成型1000件滴頭產(chǎn)品秩仆，用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉試驗(yàn)。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猾封，發(fā)揮了快速成型制造技術(shù)的優(yōu)越性澄耍，快速地實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品的試制，含RP原型晌缘，制作生產(chǎn)周期為僅為2周齐莲。

　　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(yàn)中心采用快速凝固工藝即RSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了注塑模具的快速經(jīng)濟(jì)制造磷箕。該方法采用快速原型技術(shù)制作的樣件作為母體樣板鳖直，通過噴涂到母體樣板的金屬或合金熔滴的沉積制造模具。

　　工藝過程為：熔融的工具鋼或其它合金被壓入噴嘴侍肯，與高速流動(dòng)的隋性氣體相遇而形成直徑約0.05mm的霧狀熔滴姥咖，噴向并沉積到母體樣板上，復(fù)制出母樣的表面結(jié)構(gòu)形狀硫红，借助脫模劑使沉積形成的鋼制模具與母樣分離绊蚯，即可快速制出所需模具讽歹。

　　最近综姜，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，該技術(shù)集成了快速原型几研、電弧噴涂和電刷鍍等技術(shù)挽钧，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，從而制作出模具的型腔;在填充適當(dāng)?shù)谋骋r材料并脫模后蚓夺，利用電刷鍍技術(shù)在模具工作表面刷鍍強(qiáng)化涂層熊朵，進(jìn)而完成模具的快速制造。

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

　　采用電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術(shù)制造覆蓋件模具钳榨，成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工鋼模具的1/10，制造周期為后者的1/4～1/5纽门，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀薛耻，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赏陵。

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