基于快速成形技术的快速模具制造技术dkin.docx

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1、基于快速速成形技技术的快快速模具具制造技技术一、引言言近10年来来，制造造业市场场环境发发生了巨巨大的变变化，迅迅速将产产品推向向市场已已成为制制造商把把握市场场先机的的重要保保障。因因此，产产品的快快速开发发技术将将成为赢赢得211世纪制制造业市市场的关关键快速成成形技术术(以下简简称RPP)是一一种集计计算机辅辅助设计计、精密密机械、数数控激光光技术和和材料学学为一体体的新兴兴技术，它它采用离离散堆积积原理，将将所设计计物体的的CADD模型转转化成实实物样件件。由于于RP技术术采用将将三维形形体转化化为二维维平面分分层制造造的原理理，对物物体构成成复杂性性不敏感感，因此此物体越越复杂越越能

2、体现现它的优优越性。 以RP为技技术支撑撑的快速速模具制制造RTT(Raapidd Toooliing)也正是是为了缩缩短新产产品开发发周期，早早日向市市场推出出适销对对路的、按按客户意意图定制制的多品品种、小小批量产产品而发发展起来来的新型型制造技技术。由由于产品品开发与与制造技技术的进进步，以以及不断断追求新新颖、奇奇特、多多变的市市场消费费导向，使使得产品品(尤其是是消费品品)的寿命命周期越越来越短短已成为为不争的的事实。例例如，汽汽车、家家电、计计算机等等产品，采采用快速速模具制制造技术术制模，制制作周期期为传统统模具制制造的11/31/110，生生产成本本仅为11/31/55。所以以

3、，工业业发达国国家已将将RP/RT作作为缩短短产品开开发时间间及模具具制作周周期的重重要研究究课题和和制造业业核心技技术之一一，我国国也已开开始了快快速制造造业的研研究与开开发应用用工作。二、基于于RPMM的快速速模具制制造方法法模具是是制造业业必不可可少的手手段，其其中用得得最多的的有铸模模、注塑塑模、冲冲压模和和锻模等等。传统统制作模模具的方方法是：对木材材或金属属毛坯进进行车、铣铣、刨、钻钻、磨、电电蚀等加加工，得得到所需需模具的的形状和和尺寸。这这种方法法既费时时又费钱钱，特别别是汽车车、摩托托车和家家电所需需的一些些大型模模具，往往往造价价数十万万元以上上，制作作周期长长达数月月甚至

4、一一年。而而基于RRPM技技术的RRT直接接或间接接制作模模具，使使模具的的制造时时间大大大缩短而而成本却却大大降降低。 1. 用快速速成形机机直接制制作模具具由于于一些快快速成形形机制作作的工件件有较好好的机械械强度和和稳定性性，因此此快速成成形件可可直接用用作模具具。例如如，Sttrattasyys公司司TITTAN快快速成形形机的PPPSFF制件坚坚如硬木木，可承承受3000高温，经经表面处处理(如喷涂涂清漆，高高分子材材料或金金属)后可用用作砂型型铸造木木模、低低熔点合合金铸造造模、试试制用注注塑模以以及熔模模铸造的的压型。当当用作砂砂形铸造造的木模模时，它它可用来来重复制制作5001

5、000件砂型型。作为为蜡模的的成型模模时，它它可用来来重复注注射1000件以以上的蜡蜡模。用用FDMM快速成成形机的的ABSS工件能能选择性性地融合合包裹热热塑性粘粘结剂的的金属粉粉，构成成模具的的半成品品，烧结结金属粉粉并在孔孔隙渗入入第二种种金属（铝铝）从而而制作成成金属模模。 2.用快快速成形形件作母母模，复复制软模模具(SSoftt toooliing) 用用快速成成形件作作母模，可可浇注蜡蜡、硅橡橡胶、环环氧树脂脂、聚氨氨脂等软软材料，构构成软模模具，或或先浇注注硅橡胶胶、环氧氧树脂模模(即蜡模模的压型型)，再浇浇注蜡模模。其中中，蜡模模可用于于熔模铸铸造，而而硅橡胶胶模、环环氧树脂

6、脂模等可可用作试试制用注注塑模或或低熔点点合金铸铸造模。 3.用用快速成成形件作作母模，复复制硬模模具(IIronn toooliing)用快快速成形形件作母母模，或或据其复复制的软软模具，可可浇注(或涂覆覆)石膏、陶陶瓷、金金属基合合成材料料、金属属，构成成硬模具具(如各种种铸造模模、注塑塑模、蜡蜡模的压压型、拉拉伸模)，从而而批量生生产塑料料件或金金属件。这这种模具具有良好好的机械械加工性性能，可可进行局局部切削削加工，以以便获得得更高的的精度，或或镶入嵌嵌块、冷冷却系统统、浇注注系统等等。用金金属基合合成材料料浇注成成的蜡模模的压型型，其模模具寿命命可达110000100000件件。 4

7、. 用快速速成形系系统制作作电脉冲冲机床用用电极用快速速成型件件作母体体，通过过喷镀或或涂覆金金属、粉粉末冶金金、精密密铸造、浇浇注石墨墨粉或特特殊研磨磨，可制制作金属属电极或或石墨电电极。 三、基基于RPP的快速速模具制制造的应应用1. 利用硅硅橡胶模模(Siiliccon Rubbberr Moold)制作佛佛头、线线圈 硅橡胶胶有很好好的弹性性和复制制性能，用用它来复复制模具具可不考考虑拔模模斜度，基基本不会会影响尺尺寸精度，而且且这种材材料有很很好的切切割性能能，用薄薄片就可可容易地地将其切切开且切切面间非非常贴合合，因此此用它来来复制模模具时可可以先不不分上下下模，整整体浇注注出软模

8、模后，再再沿预定定的分模模面将其其切开，取取出母模模，即可可得到上上下两个个软模。 (1)试试验用设设备和材材料所所用的设设备：SStraatassys的的Tittan快快速成形形机、HHVC-1真空空注型机机和恒温温箱。所所用的材材料：日日产KEE-13310SST透明明硅橡胶胶、日产产CATT-13310固固化剂(浇注时时，KEE-13310SST与CATT-13310以以1000：10混合合)和PX2215真真空注型型硬制聚聚氨脂树树脂(异氰酸酸脂，多多元醇111混合)。 (2)制制模工艺艺路线使用 UUG、PROO-E、Sollid Edgge 等等软件进进行三维维实体造造型，以以ST

9、LL文件格格式保存存；将文文件输入入快速成成形机作作出制件件原型，处处理后作作为硅橡橡胶母模模；组合合模框后后将硅橡橡胶和固固化剂的的混合物物浇注于于框中，通通过真空空脱泡、固固化后剖剖切取出出母样即即得硅胶胶模；最最后在真真空注型型机中浇浇注塑料料样件。具具体的制制模流程程如图11所示。CAD三三维造型型软件 STL文文件 FDM快快速成型型制作母母件 制作模框框 浇注硅胶胶和固化化剂的混混合物 固化 分模 树脂浇注注 图1 制制模工艺艺路线(3)制制作硅胶胶模具时时的注意意事项对加成成型硅橡橡胶而言言，不要要在室温温下固化化，而以以4060加温固固化；分分模面的的选取一一定要注注意将外外观

10、面朝朝下，在在内观面面的合适适位置上上放置胶胶棒；如如果零件件有倒钩钩，可以以在硅胶胶模上作作45切口，但但注意不不要割断断；在一一些树脂脂不易流流满的死死角处，一一定要做做气孔；对不容容易进行行分模的的原型件件，可以以喷少许许离型剂剂。 此外，对对形状复复杂(倒钩、斜斜面很多多)，两半半模无法法满足脱脱模条件件的情况况，开模模时可以以将硅橡橡胶模具具剖开成成数块来来处理。但但要注意意，在浇浇注塑料料件的时时候合模模应精确确，否则则会因模模具的错错位或合合模不紧紧而影响响浇注品品的精度度。 (4)应应用图例例图2和图3分别是是我们制制作的佛佛头和线线圈模具具的照片片。此主主题相关关图片如如下：

11、图图2 佛头头模具此此主题相相关图片片如下：图3 线圈圈模具2. 利利用电极极(ellecttrofformmingg)快速速制造精精铸摆杆杆 注射模等等多种模模具的型型腔常常常用电脉脉冲加工工机床(EDMM)制作作。它是是利用导导电材料料(金属)在液体体介质中中放电时时的电腐腐蚀现象象来对金金属材料料(型腔)进行加加工的，原原理如44所示。此此主题相相关图片片如下：图4 电脉脉冲加工工原理图图(1)精铸摆摆杆制作作工艺流流程如如图5所示，在在此摆杆杆制作工工艺中，电电极的制制作是关关键。我我们首先先用快速速成形机机制作出出母件，在在其表面面进行金金属喷镀镀构成铜铜电极壳壳体，然然后取出出电极

12、壳壳体，在在电极壳壳体的背背面注射射环氧树树脂，用用电极固固定座与与电极壳壳体连接接构成铜铜电极。这这样，精精铸摆杆杆电极就就制作完完成了。FDM快快速成型型机制作作母件 利用喷镀镀法由母母件制作作上、下下形状电电极 通过电蚀蚀加工出出摆杆上上、下模模腔 制作蜡模模 利用蜡模模进行铸铸造 图5 摆摆杆制作作工艺流流程(2)注注意事项项1)这种方方法由于于通过电电极的电电流较大大会产生生大量的的热，如如果散热热不够好好，镀层层和母体体易分离离，导致致电极镀镀层畸变变、破裂裂，加剧剧损耗。为为此，可可在电极极中设置置相应的的冷却道道，或在在*近镀镀层处放放入金属属嵌块来来改善导导热。2)在在电脉冲

13、冲加工过过程中，电电极与被被加工表表面之间间的间隙隙应适中中。过大大，极间间电压不不能击穿穿极间介介质，从从而不能能产生火火花放电电，过小小，容易易短路。3)加工工件必须放在较高绝缘强度的液体介质中进行。通常采用泵和过滤器使工作液循环过滤。4)精加工电极表面应尽可能光洁，以便减少模腔表面的后处理工作量。 (3)应应用图例例如图图6所示，从从左向右右依次为为快速原原型件、上上半形状状电极及及模具、下下半形状状电极及及模具、蜡蜡模。此此主题相相关图片片如下：图6 剪毛毛机摆杆杆四、结束束语从上面面的论述述中可以以看出，快快速成型型技术及及以其为为基础的的快速制制模技术术在企业业新产品品开发中中起着重重要作用用。它可可以极大大缩短新新产品的的开发周周期，降降低开发发阶段的的成本，避避免开发发风险。在在21世纪纪，新产产品的快快速开发发成为企企业生存存与发展展命脉时时，该项项技术必必将得到到广泛应应用与发发展。