快速成型技术在模具制造中的应用

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1、快速成型技术在模具制造中的应用崔锋录硕601学号3106001023摘要快速成型作为一种正在成熟的先进制造技术，已成功的实现了快速原型制造，正向快速制造方向迅速发展。本文介绍了快速成型技术在快速制模方向的应用，并提出了一些需要解决的问题。关键词：快速成型快速制模引论模具生产零件具有生产效率高、质量好、节约能源和原材料以及成本低等一系列优点。据统计，工业产品的70%—80%要靠模具生产，模具已成为当代工业生产的重要工艺装备。随着经济全球化的发展，企业间竞争的进一步加剧，多品种、小批量将成为主要的生产模式。因此，怎样快速、高质量地设计制造出产品的模具，已成为赢得竞争的重要因素。基于快速成型技

2、术的快速模具制造是RP技术与传统的模具制造技术相结合的一种全新技术。该技术能极大地缩短模具制造周期，降低制造成本。一RP技术概论快速成型技术(又称RP技术)诞生于80年代后期,是基于材料累加法的一种高新制造技术。快速成型技术将计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、计算机辅助控制(CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体,依据计算机上构成的产品三维设计模型,对其进行分层切片,得到各层截面的轮廓,激光选择性的切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂、或烧结一层层的粉末材料、或热喷头选择快速地熔覆一层层的塑料或选择性地向粉末材料喷射粘结剂等)形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。虽

3、然快速成型技术问世不长,但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛。快速原型制造按成形材料及技术不同发展了立体光刻造型法(SL),粉末烧结法(SLS),熔化凝结法(FDM),薄层材料制造法(LOM),三维印刷法(3DP),逐层固化法(SGC)等成型方法。二基于RP技术的模具制作方法传统的模具制造方法可分为两种,一种是借助母模翻制模具,另一种就是用数控机床直接制造模具。在新产品开发过程中,减少模具制造所需成本和时间对缩短整个产品开发时间及降低成本是最有效的步骤,快速成型技术的一个飞跃就是进入模具制造领域,6其潜力所在正是能降低模具制造成本并减少模具开发时间。将快速成型技术引入

4、模具制造过程后的模具开发制造就是快速模具制造。快速成型技术在模具制造领域的应用主要是用来制作模具设计制造过程中所用的母模,有时也用快速成型技术直接制造模具。因此可以将基于RP的快速模具制造分为两类，即：直接制模法和间接制模法。（一）直接制模法1SLS激光粉末烧结一般的工艺流程为：先在基底上铺上一层粉末，压辊压实后，用激光有选择的烧结一个层面。然后新的一层粉末通达铺粉装置铺在上面，进行下一层烧结，反复进行直至得到最终的零件。目前主要有两种商品化的SLS工艺：一是美国DTM公司的RapidTool工艺；另一种是德国EOS公司的DirectTool工艺[1]。RapidTool工艺该工艺采用激

5、光烧结包覆有粘结剂的钢粉，由计算机控制激光束的扫描路径，加热融化后的粘结剂将金属粉末粘结在一起，生成约有45%孔隙率的零件，干燥后，放入高温炉膛内进行烧结、渗铜，生成表面密实的零件，此时零件中上材料成分为65%的钢和35%的铜。经过打磨等后处理工序后，得到最终的模具。DirectTool工艺通过烧结过程使低熔点金属向基体金属粉末中渗透来增大粉末间隙，产生尺寸膨胀抵消烧结收缩，使最终的收缩率几乎为零。23DPrinting　　由MIT开发的3DP技术已发展成可利用喷头有选择地向金属粉末喷射粘结剂,利用粘结剂使金属粉末成型。这种低密度的(约为50%)成型件也要经过去除粘结剂和渗铜处理,最终得

6、到密度达92%以上的模件。其成型厚度为0.17mm,因而其尺寸精度只达到±0.1mm的水平。这种方法的优点是可以制造的材料多种多样,这种多样性既可体现在不同模件上,也可体现在同一个模件上,其尺寸也可以比较大,几何形状任意,过程简单,是一种比较看好的技术。3光固化法制作注射成型模具　　这是一种以环氧树脂基的光敏树脂为原料在SL设备上成型的方法。它用密集激光束过量扫描待成型表面,即激光束扫描间距很小,甚至部分重合,同时照射非常均匀。该法制作的快速成型件的精度和表面光洁度在目前所有RP方法中是最好的,因此常用它来制作模具制造中所用的母模。用此种方法直接制作注射模的型腔或型芯,也达到了非常好的效

7、果,可用于注射多种热塑性的塑料,甚至可注射研磨性的塑料,寿命达200件,价格适中,制作时间一般在2星期左右。需要注意的是环氧树脂导热性差,虽然带来了可用较小压力注射的好处,也要考虑注射周期问题。64LOM法与一般的LOM不同的是，它直接在成型机上进行金属薄板的叠层制造，根据CAD模型，采用激光或水射流方法形成轮廓。采用扩散粘结将切割的薄板叠全起来，形成伪金属实体零件，由于板村的厚度较大，会产生台阶效应，因此需要精加工处理。（二）间接