基于快速成型技术的快速模具制造技术研究

基于快速成型技术的快速模具制造技术研究

施泉州

苏州技师学院，江苏 215009

【摘要】当前，科学技术的不断发展也催生了很多新型技术。快速成型技术在很多领域都得到了广泛的应用,受到了业界的广泛认可。本文对快速模具制造技术的含义和分类进行了分析与阐述,并针对快速模具技术的特点和目的进行了相关研究,并对此提出了应用研究的一些方法,希望日后能对快速模具的设计和制造提供一些帮助。

【关键词】快速成型；快速模具；制造技术

一、快速模具的主要特点和优势

与传统模具相比,快速模具具有时间短、精准度高以及成本低的特点。完成传统模具的制造一般要花费60天~90天的时间,在制造较为复杂的模具时,制作工序所花费的时间还要再增加,一些不能借助辅助刀具加工的部位,还需要通过计算机数控机床进行加工,所以说传统的制造模具加工过程需要较长的时间才能完成。而快速模具主要是以原型件为基础,加工时一般只需要用几个小时的时间就可以了,加上脱蜡的过程,大概花费4天左右的时间就可以了。因此,快速模具技术可以大大缩短模具的加工时间。

传统模具在制造及加工过程中,由于会用到一些辅助刀具,会对刀具产生磨损,因此需要对已经磨损的刀具进行多次更换和安装,这样对于模具的精准度就会产生影响。而快速模具制造,只需对不同温度差下的材料收缩度进行掌控,就可以在加工时实现对精准度地控制了。

传统模具在制造过程中需要用到电极以及刀具,会产生大量的废料也会有一定的损耗,因此制造的成本相对较大。而快速模具在制造过程中是不需要借助任何的辅助工具的,因此也不会产生废料和消耗,因此制造模具时所需的成本也相对较低。

二、快速成型技术的概述和应用现状

（一）快速成型技术的概述

快速成型技术是科学技术水平快速发展的产物,将多项新型制造技术融为一体,例如精密机械制造技术,计算机辅助设计技术、数控技术、电子技术、激光技术等,快速成型技术先借助CAD数据,然后在快速成型机的支持下形成模具原型。快速成型技术的基本原理就是堆积成型技术,三维形体被沿着几个方向被分解,生产形体的各个截线、截点、截面就是业界所讲的离散线、离散点及离散面,将这些离散体通过一系列的转化变为实体,按照原来堆积的顺序还原成实体形状。

（二）快速成型技术应用现状

目前,越来越多的快速成型技术被投入到实际应用中,其独特的加工模式缩短了制造商的产品开发周期,满足市场变化的需要。主要包括以下几个方面:

(1)产品设计和功能验证。通过快速成型技术可以快速制作新产品的物理模型,以验证设计人员的设计构思,发现产品设计中存在的具体问题,及时解决,提高零件的设计效率。相对于传统的方法,该技术更加高效,降低产品的开发成本。

(2)非功能性样品制作。在新产品正式投产之前或按照定单制造时,通过快速成型制作产品的样本,缩短产品与客户的见面时间,为企业赢得客户关注。

(3)快速模具制造。随着快速成型技术的发展,其广泛应用于模具制造。通常利用快速成型技术进行间接制模和直接制模。

三、基于快速成型技术的快速模具制造技术

为了获得真实存在的产品,需要有快速的批量生产的能力,结合具体的原材料的不同,可以将磨具成型的方法产生的模具分为软质模具及硬直模具。

（一）软质模具

之所以称之为软质模具就是由于使用性质比较柔软的的物质作为材料,例如橡胶、铝合金等,同传统意义上的钢铁材料有很大的不同,软模具的制造成本更低,并且生产周期较短,有充足的时间进行产品性能的测试及有效的开展试运行操作,能够快速可靠的投入到市场。在国防、航空产品的生产领域有较为广泛的应用,一般在小批量的制造生产中应用比较广泛。目前,常用的软质模具的制造方法主要有硅胶浇注法、电铸法、树脂浇注法等。硅胶浇筑法在生产一些柔韧性及弹性较好的产品的时候有着广泛的应用,产品结构复杂,生产的图案比较精美,所以受到的关注程度比较高;其次是树脂浇注法,硅胶模具适用的范围比较窄,如果大批量的进行生产,需要借助环氧树脂模具快速成型系统,基体材料的选择为有机或无机复合材料的液体环氧树脂。金属喷涂法相比较其他的生产方法,工艺相对简单,并且周期不长,腔和表面纹理可以一次成型,具有很强的耐磨性能,在生产过程中有着高精密度;电铸制模法,利用该种方法制造的模具具有很强的精密度,所以适合于精密度高,形状不规则的图案的模具的制造。

（二）硬质模具

软质模具适合于产品生产数量不多的生产,所以硬质模具还是必须要使用的模具,硬直模具加工方式有电火花加工法,熔模精密铸造法及陶瓷型精密铸造法等。电火花加工法将RPM作为原型,借助钢模具电火花加工,具有的制造流程是RPM作为原型,开展三维砂轮,最后是石墨电极;熔模精密铸造法,一般在大批量模具的生产中应用广泛,采用熔模生产工艺生产钢模,大部分RPM原型都可以作为母模精密铸造。陶瓷型精密铸造法,在生产单件或数量小的模具的时候可以使用陶瓷钢模铸造工艺。

（三）快速成型模具制造技术的具体应用

1.在汽车工业中的应用

快速成型模具制造技术在汽车工业中的应用比较广泛,材料薄、大尺寸、形状不规则是汽车行业覆盖件的特点。由于快速模具制造方法具有精密度高、表面质量佳、经济适用、模具尺寸限制等特点,在汽车覆盖件模具生产中有很大的应用潜力。当然快速成型模具制造技术在发动机,气缸盖等部门的加工中也有着广泛的应用。

2.在航天航空工业中的应用

快速成型技术在航空航天事业的发展中也有广泛的应用,例如火箭发动机壳体泵样机零部件的制造,借助快速成型技术制作完成的塑料产品为模板、将橡胶模具、凹槽固定在标准模具,等待12小时左右,当完全固化硅橡胶沿着预定的分模线划开,对砂型铸造,泵壳铸件合格件可以在两个月时间内完成生产,节约了生产时间以及生产成本。

四、结束语

当前，科学技术的快速发展催生了很多新型技术。市场需求的不断扩大和发展，使得快速成型技术的应用范围越来越大,目前,我国的快速模具制造技术已被广泛应用于各类模具制造加工及生产中,它在很大程度上降低了成本,缩短了产品开发与生产的时间,使生产效率得到明显提高,为产品能够更早进入市场提供了更好的保证。综上所述,应用快速模具制造技术,不仅符合当代市场快速发展规律的需求,同时又能够为企业创造出更大的经济效益。

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