基于快速成型技术的快速模具制造技术研究

沈晓伟

摘 要：基于科学技术快速发展的快速成型技术在很多领域都得到了广泛的应用，快速成型技术将精密机械、数控、激光技术、计算机辅助设计等有机的融为一体，具有高度的柔韧性及快速性，由于快速成型技术自身的优势能够快速的提升模具制造速度，大大缩短产品的开发时间及模具的制造时间，所以受到了业界的广泛认可，该种制造技术已经成为了当前重要的研究课题及制造行业的核心技术。因此，就基于快速成型技术的快速模具制造技术的研究意义重大。本文围绕此展开了深入的探究，首先就快速成型技术展开了一系列的概述，分析了快速成型技术及快速成型技术的主要特征，然后分析了基于快速成型技术的快速模具制造技术，最后就基于快速成型技术的快速模具制造技术的发展趋势进行了探讨，对提升快速成型技术的发展速度，有一定的借鉴意义。

关键词：快速成型；快速模具；模具制造；技术；研究；发展

1 绪论

随着时代的变迁，社会大环境的迅猛发展，我国制造业也迎来了发展的春天，并且制造业的市场竞争越来越激烈，企业想要生存，想要进一步发展就必须促进自身产品性能及质量的提升，不断研究开发新产品，将提升产品的制造质量，降低产品的开发成本作为主要目标。在新型产品的开发过程中，缩短模具制造需要的成本和时间是有效降低成本的关键，快速成型技术的融入就是有效的降低快速模具开发的关键。下面就基于快速成型技术的快速模具制造技术展开深入的探究。

2 关于快速成型技术的概述

2.1 快速成型技术

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。

2.2 快速成型技术的主要特点

2.2.1具有快速性的特点

快速性是快速成型技术的首要特点，从利用CAD技术规划开始到样机的生产的零件，仅仅需要几个到几十刻钟，所以同传统的成型方法相比，速度非常快。因此快速成型技术在新型工业产品的开发和管理中有广泛的应用比较合理。

2.2.2.具有制造设计一体化的特点

具有设计制造一体化的特征，由于CAPP系统自身的落后性，很难克服快速成型设计一体化的障碍，但是离散堆积处理将CAD以及CAM有机的融合起来。

2.2.3具有自由成型制造的特点

具有自由成型制造的特点，结合了具体零件的特征形状，不需要借助特殊的工具就可以自由的成型，所以提高了设计的效率，缩短了产品研发所需要的时间；其次，不会受到复杂的零件形状的限制和影响，使用具有很强的灵活性。

2.2.4具有高度的柔性特点

借助CAD技术，能够就设置好的参数进行灵活的调整，然后参数调整后就可以生产出来形状不同的模型。

2.2.5具有材料的广泛性特点

快速成型技术的应用非常广泛，不仅仅是在塑料模型的生产中有应用，在金属材料、复合材料、纸类材料、陶瓷材料等方面的生产中也有广泛的应用。

2.2.6具有高度的技术集成性特点

将计算机技术，快速成型技术、数控技术、激光技术、材料机械的控制集成有效的融为一体，具有高度的技术继承性，符合时代发展需要。

2.2.7具有快速制造加工的特点

快速成型技术打破了传统加工制造技术的束缚，创造了一个快速成型的先例，没有工具的部门利用叠加层处理方式，相比较传统的切削加工方法，快速成型工具有以下几个方面的使用优势。首先，快速制造自由表面和形状复杂的零件，降低了制造成本及新产品的研制周期；快速成型技术不需要接触就可以完成加工，不需要使用切削工具，所以不会造成刀具的损坏；加工过程的噪声很小，振动也比较小；具有很高的加工效率，能够快速制造出新的磨具。

3 基于快速成型技术的快速模具制造技术的研究

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。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 快速成型模具制造技术的具体应用

3.3.1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。

3.3.2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。

4 结语

随着社会大环境的进一步发展，快速成型技术的应用范围越来越大，市场对于快速成型产品的需要数量以及需求种类越来越多，快速成型模具制造技术未来的发展趋势为，新工艺新材料的广泛使用；铸造成本需要进一步的降低这快速模具制造技术发展需要重点突破的方向；模具表面精细复杂花纹直接成型也是快速模具制造技术的未来发展趋势；借助CAE技术以及虚拟制造技术，促进模具材料的选择以及组合更加优化，促进产品品质以及生产效率的提升。

参考文献：

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