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1、基于RP的快速模具制造技术研究林峰,汪建平(浙江工业大学浙西分校机电系,浙江衢州324000)摘要:论述了RP(快速原型)技术的工艺原理、加工特点及成型工艺方法,分析了基于RP的快速模具制造技术,并通过实例验证了该技术的可行性和实用性,在未来快速模具制造行业中具有较广阔的应用前景。关键词:RP;快速模具;硅橡胶模中图分类号:TG76文献标志码:A文章编号:100522895(2006)03200702030前言现代科技以日新月异的速度发展,新产品层出不穷,产品的生命周期大大缩短。在以T(快交货)、Q(高质量)、C(低成本)和E(重环保)去争取市场份额的激烈竞争中,缩短交货期,快
2、速响应市场需求,已经成为企业竞争的第一要素。基于RP(RapidPrototype,快速原型技术的简称)技术的快速模具制造技术就是在这样的社会背景下产生的,与传统的模具制造技术相比,它可以快速将RP原型复制出各种工程材料的样件或小批量功能零件,实现产品的试产试销,以争取订单或占领市场。通过这一方法可制造注塑模、压铸模、冲压模等各类精密复杂模具,并可使制造成本和开发周期减少50%。这是一项具有广泛应用前景,能给制造业带来革命性变革的高技术。体。RP技术摒弃了传统机械加工的“去除”加工法,而采用全新的“增长”加工法,将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。快速原型技术成形机理和
3、工艺控制与传统成形(如去除成形或受迫成形)方式有很大差别,主要表现在:(1)RP加工不是一般意义上的模具或刀具,而是利用光、热、电等物理手段实现材料的转移或堆积;(2)原型是通过堆积不断增大,其力学性能不但取决于成型材料本身,而且与成型中所施加的能量大小及施加方式有密切关系,故在成型工艺控制方面,需要对多个坐标进行精确的动态控制;(3)能量在成型物理过程中是一个极为关键的因素,在以往的去除成形(切削磨削加工)和受迫成形(铸造锻压)中,能量是被动地供给的,一般无须对加工能量进行精确的预测与控制,而在离散ƒ堆积类型的RP中,单元体制造中能量是主动供给的,需要准确地预测与控制,对成形
4、中的能量形式、强度、分布、供给方式以及变化等进行有效地控制,从而经由单元体的制造而完成成型。快速原型技术发展迅速,目前已经有30余种不同1快速原型技术(简称RP)快速原型技术是20世纪80年代后期发展起来的一种高新制造技术,它将现代计算机技术、激光加工技术及新材料技术集于一体,其原理是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理,得到一系列二维截面轮廓,然后用激光束或其它方法切割、固化或烧结某种状态材料,得到一层层的产品截面并逐步叠加成三维实收稿日期:2005212208作者简介:林峰(1969-),男,浙江开化人,硕士,副教授,主要从事数控技术研究及应用。(1.XuzhouNor
5、maluniversity,Xuzhou221116,China;2.ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)Abstract:Weelaboratedthefastprototypetechnologycraftprinciple,theprocessingcharacteristic,formation,developmentandtheapplicationinmaking.Wecarriedonthediscussiontothepresentfastprototypetechnologydevel
6、opmenttendency,andproposedtheapplicationoffastprototypetechnologyinmoldprocesses.Wealsopoint2edoutitsdevelopmentdirectioninthefuture.Keywords:fastprototypetechnology;manufacture;application[制造·维修]林峰,等基于RP的快速模具制造技术研究·71·的工艺方法。按照成型的能源可以分为激光加工和非激光加工2大类;按照材料形态可以分为液态、薄材、丝材、金属和非金属粉末5种。其中,应用较广的有如下5
7、类快速成型工艺:(1)液态光敏树脂选择性固化(简称SLA),约占24%;(2)薄型材料选择性切割(简称LOM),约占16%;(3)粉末材料选择性激光烧结(简称SLS),约占10%;(4)丝状材料选择性熔覆(简称FDM),约占18%;(5)三维打印成形(简称3DP),约占6%。快速成型机的控制系统只有接受三维CAD实体模型后,才能进行数据格式转换和分层切片处理。因此,必须先在计算机上用CAD软件构建产品的三维实体模型;或将已有产品的二维工程图样转换成三维CAD模型;或采用反求技术得到三维CAD
