快速成形技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

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1、快速成形技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

2、第1內(nèi)容顯示中一、引言近10年來，制造業(yè)市場環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，迅速將產(chǎn)品推向市場已成為制造商把握市場先機的重要保障。因此，產(chǎn)品的快速開發(fā)技術(shù)將成為贏得21世紀制造業(yè)市場的關(guān)鍵?？焖俪尚渭夹g(shù)(以下簡稱RPM)是一種集計算機輔助設(shè)計、精密機械、數(shù)控激光技術(shù)和材料學為一體的新興技術(shù)，它采用離散堆積原理，將所設(shè)計物體的CAD模型轉(zhuǎn)化成實物樣件。由于RPM采用將三維形體轉(zhuǎn)化為二維平面分層制造的原理，對物體構(gòu)成復雜性不敏感，因此物體越復雜越能體現(xiàn)它的優(yōu)越性。以RPM為技術(shù)支撐的快速模具制造RT(Rap

3、idTooling)也正是為了縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，早日向市場推出適銷對路的、按客戶意圖定制的多品種、小批量產(chǎn)品而發(fā)展起來的新型制造技術(shù)。由于產(chǎn)品開發(fā)與制造技術(shù)的進步，以及不斷追求新穎、奇特、多變的市場消費導向，使得產(chǎn)品(尤其是消費品)的壽命周期越來越短已成為不爭的事實。例如，汽車、家電、計算機等產(chǎn)品，采用快速模具制造技術(shù)制模，制作周期為傳統(tǒng)模具制造的1/3～1/10，生產(chǎn)成本僅為1/3～1/5。所以，工業(yè)發(fā)達國家已將RPM/RT作為縮短產(chǎn)品開發(fā)時間及模具制作周期的重要研究課題和制造業(yè)核心技術(shù)之一，我國也已開始了快速制造業(yè)的研

4、究與開發(fā)應(yīng)用工作。二、基于RPM的快速模具制造方法模具是制造業(yè)必不可少的手段，其中用得最多的有鑄模、注塑模、沖壓模和鍛模等。傳統(tǒng)制作模具的方法是：對木材或金屬毛坯進行車、銑、刨、鉆、磨、電蝕等加工，得到所需模具的形狀和尺寸。這種方法既費時又費錢，特別是汽車、摩托車和家電所需的一些大型模具，往往造價數(shù)十萬元以上，制作周期長達數(shù)月甚至一年。而基于RPM技術(shù)的RT直接或間接制作模具，使模具的制造時間大大縮短而成本卻大大降低。1.用快速成形機直接制作模具由于一些快速成形機制作的工件有較好的機械強度和穩(wěn)定性，因此快速成形件可直接用作模

5、具。例如，KINERGY公司ZIPPY快速成形機的制件堅如硬木，可承受200℃高溫，經(jīng)表面處理(如噴涂清漆，高分子材料或金屬)后可用作砂型鑄造木模、低熔點合金鑄造模、試制用注塑模以及熔模鑄造的壓型。當用作砂形鑄造的木模時，它可用來重復制作50～100件砂型。作為蠟?zāi)５某尚湍r，它可用來重復注射100件以上的蠟?zāi)?。用SLS快速成形機能選擇性地融合包裹熱塑性粘結(jié)劑的金屬粉，構(gòu)成模具的半成品，燒結(jié)金屬粉并在孔隙滲入第二種金屬（銅）從而制作成金屬模。2.用快速成形件作母模，復制軟模具(Softtooling)用快速成形件作母模，可澆

6、注蠟、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚氨脂等軟材料，構(gòu)成軟模具，或先澆注硅橡膠、環(huán)氧樹脂模(即蠟?zāi)５膲盒?，再澆注蠟?zāi)?。其中，蠟?zāi)？捎糜谌勰ｈT造，而硅橡膠模、環(huán)氧樹脂模等可用作試制用注塑?；虻腿埸c合金鑄造模。3.用快速成形件作母模，復制硬模具(Irontooling)用快速成形件作母模，或據(jù)其復制的軟模具，可澆注(或涂覆)石膏、陶瓷、金屬基合成材料、金屬，構(gòu)成硬模具(如各種鑄造模、注塑模、蠟?zāi)５膲盒?、拉伸?，從而批量生產(chǎn)塑料件或金屬件。這種模具有良好的機械加工性能，可進行局部切削加工，以便獲得更高的精度，或鑲?cè)肭秹K、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)

7、等。用金屬基合成材料澆注成的蠟?zāi)５膲盒?，其模具壽命可達1000～10000件。4.用快速成形系統(tǒng)制作電脈沖機床用電極用快速成型件作母體，通過噴鍍或涂覆金屬、粉末冶金、精密鑄造、澆注石墨粉或特殊研磨，可制作金屬電極或石墨電極。三、基于RPM的快速模具制造的應(yīng)用1.利用硅橡膠模(SiliconRubberMold)制作佛頭、線圈硅橡膠有很好的彈性和復制性能，用它來復制模具可不考慮拔模斜度，基本不會影響尺寸精度，而且這種材料有很好的切割性能，用薄片就可容易地將其切開且切面間非常貼合，因此用它來復制模具時可以先不分上下模，整體澆注出

8、軟模后，再沿預(yù)定的分模面將其切開，取出母模，即可得到上下兩個軟模。(1)試驗用設(shè)備和材料所用的設(shè)備：SPS-600激光快速成形機、HVC-1真空注型機和恒溫箱。所用的材料：日產(chǎn)KE-1310ST透明硅橡膠、日產(chǎn)CAT-1310固化劑(澆注時，KE-1310ST與CAT-1310以100：10混合)和PX215真空注型硬制聚氨脂樹脂(異氰酸脂，多元醇1∶1混合)。(2)制模工藝路線使用UG、SolidEdge等軟件進行三維實體造型，以STL文件格式保存；將文件輸入快速成形機作出制件原型，處理后作為硅橡膠母模；組合?？蚝髮⒐柘鹉z

9、和固化劑的混合物澆注于框中，通過真空脫泡、固化后剖切取出母樣即得硅膠模；最后在真空注型機中澆注塑料樣件。具體的制模流程如圖1所示。圖1制模工藝路線(3)制作硅膠模具時的注意事項對加成型硅橡膠而言，不要在室溫下固化，而以40℃～60℃加溫固化；分模面的選取一定要注意將外觀面朝下，在內(nèi)觀面的合