基于快速成形技術(shù)的快速模具制造技術(shù).doc

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1、基于快速成形技術(shù)的快速模具制造技術(shù)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(jī)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(jì)制造業(yè)市場的關(guān)鍵????快速成形技術(shù)(以下簡稱RP)是一種集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、精密機(jī)械、數(shù)控激光技術(shù)和材料學(xué)為一體的新興技術(shù)，它采用離散堆積原理，將所設(shè)計(jì)物體的CAD模型轉(zhuǎn)化成實(shí)物樣件。由于RP技術(shù)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(fù)雜性不敏感，因此物體越復(fù)雜越能體現(xiàn)它的優(yōu)越性。????以RP為技術(shù)支撐的快速模具制造RT(Rapid

2、Tooling)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(jìn)步，以及不斷追求新穎、奇特、多變的市場消費(fèi)導(dǎo)向，使得產(chǎn)品(尤其是消費(fèi)品)的壽命周期越來越短已成為不爭的事實(shí)。例如，汽車、家電、計(jì)算機(jī)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(dá)國家已將RP/RT9/9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)的研究與開發(fā)應(yīng)用

3、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(jìn)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(fèi)時又費(fèi)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(dá)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(jī)直接制作模具????由于一些快速成形機(jī)制作的工件有較好的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此快速成形件可直接用作模

4、具。例如，Stratasys公司TITAN快速成形機(jī)的PPSF制件堅(jiān)如硬木，可承受300℃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(diǎn)合金鑄造模、試制用注塑模以及熔模鑄造的壓型。當(dāng)用作砂形鑄造的木模時，它可用來重復(fù)制作50～100件砂型。作為蠟?zāi)５某尚湍r，它可用來重復(fù)注射100件以上的蠟?zāi)?。用FDM快速成形機(jī)的ABS工件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（鋁）從而制作成金屬模。9/92.用快速成形件作母模，復(fù)制軟模具(Softtooling)???

5、?用快速成形件作母模，可澆注蠟、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(diǎn)合金鑄造模。????3.用快速成形件作母模，復(fù)制硬模具(Irontooling)????用快速成形件作母模，或據(jù)其復(fù)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(jī)械加工性能，可進(jìn)行局部切削加工，以便獲得更高的精度，

6、或鑲?cè)肭秹K、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)等。用金屬基合成材料澆注成的蠟?zāi)５膲盒停淠＞邏勖蛇_(dá)1000～10000件。????4.用快速成形系統(tǒng)制作電脈沖機(jī)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RP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9/9????硅橡膠有很好的彈性和復(fù)制性能，用它來復(fù)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

7、面間非常貼合，因此用它來復(fù)制模具時可以先不分上下模，整體澆注出軟模后，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(yàn)用設(shè)備和材料????所用的設(shè)備：Stratasys的Titan快速成形機(jī)、HVC-1真空注型機(jī)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、PRO-E、SolidEdge等軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型，以ST

8、L文件格式保存；將文件輸入快速成形機(jī)作出制件原型，處理后作為硅橡膠母模；組合?？蚝髮⒐柘鹉z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(jī)中澆注塑料樣件。具體的制模流