快速模具制造技术的研究

崔 玲

（兰州石化职业技术学院，兰州 730060）

快速模具制造技术的研究

崔 玲

（兰州石化职业技术学院，兰州 730060）

快速成形与制造是一种新型技术，研究时间较短，但已能在工业生产中应用，且发展迅速。本文对快速模具制造技术的现状及特点进行研究，并对其发展趋势进行分析。

快速成形与制造 模具制造 层积技术

引言

快速成形与制造属于层积技术，包含多种先进科学技术，如材料科学、信息与控制技术等，是制造技术快速发展下的显著成果。快速形成与制造技术推出后，短时间内在汽车、家电等行业广泛应用，以提高产品设计的便捷性[1]。

1 快速模具制造技术

快速模具制造技术在实际应用中以CAD模型为基础，直接驱动实体模型或者模具，并不需要传统加工工具的辅助。在实际应用中，它能够有效缩短产品设计时间，降低制造行业生产成本。近几年，快速模具制造技术已经在不同领域得到广泛应用。大型企业在发展建设过程中，都在积极研究快速模具制造技术，并且在设计检验及实验装配等方面取得了良好成果。快速模具制造工艺流程如图1所示[2]。

图1 快速模具制造技术工艺流程

快速模具制造技术基于直接或者间接离散及堆积原理，将形状十分复杂的模具在短时间内制造完成，同时这也是快速模具制造技术研究的重点内容。快速模具制造技术能够直接提出全新的概念或者方法，有效地将产品生产时间缩短，生产成本也能够降低1/5左右。正是由于快速模具技术所具有的优势，它给快速变化的现代制造行业提供了强大的技术支持。近几年，我国制造行业正在快速发展，很多企业已经能够应用快速模具制造技术，但研究水平与国外相比还存在一定差异。所以，对快速模具制造技术进行研究具有重要意义[3]。

2 快速模具制造技术概况

快速模具制造技术自推出后，已经有了多年发展，且形成了多种快速模具制造的新型技术。但是，快速模具制造技术共同具有的优点就是技术先进，在实际应用中所需要的成本较低，能够有效缩短产品设计制造时间，保证产品制造精度。现在，快速模具制造技术在实际应用中能够直接制造有关模具，分为直接制造和间接制造。

2.1 快速模具直接制造

快速模具直接制造是通过CAD的直接驱动，以分层堆积的形式制造出所需要的模具。正是由于其工艺流程较短，模具形成快速，操作十分便捷，所以快速模具直接制造是现在各界研究的主要内容。

在快速模具直接制造众多的工艺形式中，最为成功的是激光选区烧结。该工艺形式在实际制造中的步骤为：首先，通过激光将烧结形成层片，并且保证每一个成型的层片都没有粉末；高温渗铜之后，模具就制造完毕，能够直接应用。这种工艺形式在注射模等方面的应用已经取得了十分显著的成果。直接金属激光烧结工艺是德国研究人员研究出来的成果，是以激光选区烧结为基础技术。在实际操作过程中，它并不需要使用任何粘接剂，而是直接通过金属粉末就能够烧结形成，所以制造出来的模型密度与金属相似。直接金属激光烧结工艺所生产出来的模型并不需要经过高温烧结及渗铜，但是需要在模具表面注入高温树脂[4]。

快速模具在发展过程中，已经取得了十分显著的成绩，很多工艺形式已经能够直接制造出高质量的模具，但在制造行业内的应用还处于初期阶段。限制快速模具直接制造技术在实际中的应用的主要因素有：制造过程中所需要的设备及材料成本高昂，制造出来的模具质量难以保证且表面粗糙度较高，工作控制繁琐等。简言之，快速模具直接制造工艺实际上拥有良好的发展前景，但在实际应用中对于各方面都有着较高要求，所以快速模具直接制造法还无法在实际生产中普遍应用[5]。

2.2 快速模具间接制造

快速模具间接制造工艺是以快速原型作为母模具，通过其他工艺在母模具的基础上，制造出所需要的模具。实际上，在制造行业内，这种制造方法已经应用了较长时间，可以说快速模具间接制造是一项十分实用的技术。虽然快速模具直接制造工艺所需要的工艺较少，但是对模具精度等性能要求较低，难以满足制造行业实际生产需求。而快速模具间接制造能够将快速制造与传统工艺形式有效结合，按照模具实际要求进行制造，从而使模具精度及表面质量与实际情况更加吻合。所以，快速模具间接制造工艺在工业生产中应用十分广泛。

在粉末成型快速模具间接制造工艺中，最典型的是美国研发的3D Ketool工艺。该工艺将金属渗透及硅像胶膜有效结合，正常情况下10天内就能够制造出有关模型，所需要的成本也较为低廉，模具性能与钢制材料基本相同，使用寿命较长。但是，该工艺的最大问题就是模具尺寸较大，在渗透工艺流程中可能会发生变形[6]。

3 快速模具制造的发展趋势

在实际应用中，快速模具制造技术最主要的目的就是缩短模具生产时间。虽然现在RT技术已经取得了十分显著成果，但是与工业实际生产的需求还存在一定差距。所以，迫切需要提高RT技术所使用的范围，同时降低快速模具在生产过程中特别是大型模具制造方面所需要的经济成本。快速模具制造使用的材料还是传统模具材料，但作为一种新型工艺形式，有关模具材料及工艺都将是其主要发展方向。快速模具制造技术与传统高速铣削相比，在表面精度较高的模具制造中，电火花工艺不可替代。其中，快速模具制造技术的一个发展趋势就是模具表面精细复杂花纹的直接形成[7]。

4 结论

随着经济全球化建设，企业在经营建设中所需要面对的市场环境更加繁琐。所以，企业对于产品生产时间及制造水平都提出了更加严苛的要求。在这种背景下，快速模具制造技术必然拥有良好的发展前景。伴随着市场对个性化定制产品的需求不断提高，模具生产企业面对个性化要求的用户，如何降低模具生产成本，成为模具生产企业首先需要面对的问题。所以，快速模具必然拥有庞大的市场需求。我国对快速模具制造技术研究时间较短，与实际需求之间还存在一定差异，所以对其进行研究具有重要的现实意义。

[1]赖耀平，刘美坚.基于RP的快速制模技术[J].模具制造，2013，（18）：50-53.

[2]邓明，彭成允.RP技术在模具制造中的应用[J].锻压技术，2014，（6）：59-60.

[3]焦向东，邓双成，张沛.基于快速成型原理的模具制造技术[J].石汕化工高等学校学报，2002，15（1）：42-46.

[4]陈子银.模具数控加工技术[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[5]朱晓春.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2014.

[6]王隆太.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2013：23.

[7]李奇，朱江峰，江莹.模具构造与制造[M].北京：清华大学出版社，2014：16.

Research on Rapid Tooling Manufacturing Technology

CUI Ling
(Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology, Lanzhou 730060)

Rapid prototyping and manufacturing is a new technology, which has been studied for a short time, but it has been applied in industrial production and developed rapidly. In this paper, the status quo and characteristics of rapid tooling manufacturing technology are studied, and its development trend is analyzed.

rapid prototyping and manufacturing, mold manufacturing, stacking technology