快速模具设计与制造技术研究

路媛媛

（湖北工业大学工程技术学院，湖北 武汉 430068）

随着现代社会发展速度越来越迅猛，我国产品市场的竞争也是越来越激烈，而怎样才能抢做市场的“领军者”，减少产品开发与上市的时间，目前已经成为每个厂家都需要面临并有待于去解决的一个重要问题。但是，现在的产品开发流程还是相对较为复杂的，因此从产品研究开发到生产上市所用的时间也相对较长。如果能在产品开发与制造的过程当中缩短时间、减少成本，那么就能够提升厂家的核心竞争力，在市场竞争中会对厂家有非常大的帮助。为顺应时代的发展要求，快速模具制造技术也因此应运而生了。在快速模具的制造技术当中蕴含了材料、控制以及信息等多项先进的科学技术，因此，快速模具制造技术是整个制造技术发展的综合与集成。快速模具制造技术在推行后，就迅速被应用到了军事、航空以及汽车等多个领域，并为这些领域的产品设计与制造提供了快速便捷的通道。

1 快速模具制造技术的概念与分类

1.1 快速模具制造技术的概念

快速模具制造技术，就是通过采用快速成型技术运用一些直接或者间接的方法对所需要的模具进行准确、快速制造的过程。经过了近些年来的不断发展，现在已经形成了很多种新类型的快速模具制造技术。快速模具制造技术是在计算机辅助设计模型的基础上研究出来的，它不依赖于任何辅助性的加工工具，在具体操作及应用的过程中，该技术不仅能够保证产品生产与制造的精准度，同时还能够有效减少为产品设计与生产时间，从而使产品的生产成本也能得到有效降低。

1.2 快速模具制造技术的分类

快速模具制造技术在应用过程中，可以分为直接制模法和间接制模法两种方法。

1.2.1 直接制模法

直接制模法指的是直接运用原型机械制造出能够进行大量生产的型芯及模型，而后再对模型或者是型芯进一步处理与加工，这样就能使制造出来的模具更具精准度且性能也可以相对更好些，使模具或型芯直接用于厂家的批量生产。这种直接制模法一般都应用于金属等相关材料的模具制造方面。

直接制模法由于可以发挥原型技术的速度，而且这种制模技术的操作过程相对较为简单，尤其是要对那些形状复杂并需要冷却的系统零件，直接制模技术更是有着不可替代的优势。虽然直接制模法的优点相对较多，但是在精准度方面以及模具性能方面都存在较大的难度，而且对于模具的尺度也会有一定的影响和限制。本文介绍了4种快速成型的制模技术，分别为：

（1）光固化快速成型工艺技术

采用这种技术直接制造出来的树脂模具，具有很强的柔韧性，一般规模较小的塑料零部件模具的批量生产都采用这种工艺技术。

（2）叠层制造技术

运用这项技术时，要配用特殊纸材才可以制造纸质模具。制造出来的模具与木模具相比具有的强度是一样的，而且耐磨性也比较强，采用这种制造技术不但可以应用于小规模的批量生产，而且由于它具有良好的精准度与强度，还能够适用于大型的木模制造。

（3）选择性激光烧结快速成型工艺技术

这种工艺技术的主要优势在于可以采用树脂和金属粉等材料进行直接制模。

（4）融化沉积技术

这种制模方法是通过喷头将流动的材料按照模具的路径沉积在规定的位置凝结成型，再分层沉积，最后凝结成完整的模具。

1.2.2 间接制模法

这种方法根据量产原型机械，首先制造产品的外部形状，然后再对原型件进行翻制，最后得到大批量的相同模具。间接制模法与直接制模法相比较，在制作过程中结合了原型技术与翻制技术，因此能够更好地把握模具的性能以及精准度，从而使产品的成本能够得到有效控制和降低。这种制模法一般适用于金属树脂、硅胶及喷涂模等，用这种制模方法可以生产出硬质模具和软质模具，具体如下：

（1）硬质模具

这种模具使用的是钢质材料，快速制造这种模具的方法一般有陶瓷精密制模法和熔模制模法两种。

（2）软质模具

这种模具使用的材料一般都是软物质，例如树脂、铝以及硅胶等等，这些材料的成本相对较低，而且周期较短，因此主要适用于航空及军事领域的单件或者是小批量的产品制造，同时它也适用于一些种类较多以及更新速度较快的一些现代产品制造中。

2 快速模具的主要特点

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。

3 快速模具制造技术的应用研究

目前，很多厂家应用快速模具制造技术的主要目的就是为了减少产品开发与生产的时间。然而，快速模具制造技术虽然已经取得了较为明显的成果，但是不能满足工业化生产的需求。因此要扩大快速模具制造技术的使用范围及领域。目前快速模具使用的材料是传统材料，但由于快速模具制造属于新类型的生产形式，因此日后这项技术的发展方向会侧重于新的工艺技术或是采用新模具材料，从而能够开发出强度更高的金属模具，使成本在现有的基础上得到更大程度的降低，同时，产品的生产时间也将会大大缩短。除此之外，模具制造的精准度也应该再有所提高。

结语

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。