模具的快速成型与快速制模技术.doc

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1、第6章模具的快速成型及快速制模技术随着生产技术的进步，新材料和先进设备的出现，使市场竞争日趋激烈。各个生产厂家为缩短产品的研发、生产周期，降低生产成本和风险，使得快速成型及快速制模技术在生产中逐步得到了应用。快速制模技术包括传统的低熔点合金模、电铸模具的制造技术和以快速成型技术（RapidPrototrping，RP）为基础的快速制模技术。这里介绍后种快速制模技术。快速成型技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。人们对材料逐层添加法这种新的制造技术已逐步适应。制造业利用这种现代化制造手段与传统制造技术的接轨的工作也进展顺利。有效地结合数控加工、铸造、

2、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段，使快速成型技术已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段。在航空航天、汽车摩托车、家电、医疗器械等领域得到了广泛应用。6.1快速成型制造技术的基本原理与特点6.1.1快速成型制造技术的基本原理1.快速成型制造技术的概念快速成型制造技术（RapidPrototyping&Manufacturing，RPM），在20世纪80年代中期由欧美、日本等发达工业国家提出，旨在解决常规机械加工或手工无法解决的问题。快速成型制造技术是多学科、技术的交叉产物，融合了机械工程、材料科学、计算机技术、数控原理、光学技术等前沿技术。全世界大约有数百家专门研究

3、机构进行这方面的研究。快速成型制造技术可以实现低成本、高生产率和短周期的生产特点。同时，从设计和工程的角度出发可以设计形状复杂的零件，无需受时间、成本、可制造性方面的限制，如图6.1.1所示。图6.1.1快速成型技术制造的产品...根据材料的分离形式把快速成型分为两类：1）材料去除成形多余的材料（工艺余料）从基体上分离出去从而得到想要加工的模型形状，它是当前的主要加工方式，也是用得最为广泛的加工方法。2）材料堆积成形将材料通过合理的工艺方法堆积出想要加工模型。该模型的堆积过程是在计算机的控制下完成的，因此成型的模型形状在理论上可以任意复杂。图6.1.2为快速成型制

4、造技术所涉及的主要工艺和设计内容模型的原件采集数据电云产品逆向工程薄片/层资料输入CAD模型（曲面、实体）IGES、STL、CLI等模型文件形态分类：薄片、颗粒、线、粉末、液体材料按材质分类：纸、树脂、尼龙、塑料、陶瓷设计应用工程与分析应用行业：航空、航天、汽车、医疗、消费产品加工与制造单激光光束光硬化双激光光束方法光罩曝光剪切与粘结熔接于固合黏着图6.1.2快速成型技术的主要内容2.快速成型技术的基本原理快速成型（RP）一般来讲是属于堆积成形，通过离散的区域得到堆积的约束、路径及方法，通过材料叠加堆积而形成三维实体模型。快速成型技术（RPT）将CAD、CAM、C

5、NC、伺服反馈技术、光电子技术、新材料等技术集于一体，依据CAD系统构建的三维模型，进行分层切片处理，得到各层切面的轮廓。得到的轮廓再作为原始加工数据，激光束按照相应的轮廓切割一层一层的粉末材料（或固化的一层一层液态树脂，或一层一层的纸料）。也可以是喷头按照轮廓喷射一层一层的粘结剂或热熔材料（如塑料），从而形成各个切面并逐步累加得到三维模型的产品。它将复杂的三维加工简化成若干二维平面加工的组合。相对于传统产品的加工方式，省了许多工序，给周期和加工成本以很大影响。图6.1.3是成形原理图。层面信息处理实体CAD模型Z向分离（分层）层面全部完成后处理层面制造与连接否是

6、图6.1.3快速成形原理图3.快速成型技术的基本特点快速成型技术系统将CAD、CAM等加工方式集与一体，他的应用有如下特点：1）用于新产品开发...通过RP技术，设计人员可以在较短的时间内得到所设计的产品实物模型，评估该产品的可行性。2）产品的加工不用刀具分离材料采用数控技术控制多层叠料得到产品，因而材料得到了最大化应用。3）应用快速制造模具通过电铸、电弧喷涂技术由塑料件制造金属模具；将快速成形的原型当作消失模，进行精密铸造；快速原型制造石墨电极，用该电极加工出模具型腔等。4）不需要前期投入专门工装该加工方式对于批量、小量、单件均可进行相同的方式加工。特别对于新品

7、试制，控制成本、减小风险有着重要作用。5）在逆向工程（ReverseEngineering）中有着广泛的应用通过激光扫描、自动断层扫描等技术将得到的数据构建成CAD模型，然后再用于RP加工，可以将现有的产品复制，或按照生产需要加以改进等。在人造骨骼、手术计划模型等医学方面有广泛的用途。4.快速成型的发展阶段按照快速成型的发展的自动化程度，将其发展划分为三个阶段。1）手工原型·长达若干年的传统工作与技能积累·原型被当作需要技能的工艺（依据传统，并且需要手工操作）·着重于原型的材料·采用的是“自然的”原型技术2）虚拟原型·时间上从20世纪70年代中期·原型的复杂程度有

8、所增加·虚