浅论快速模具制造技术分析与发展趋势

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1、浅论快速模具制造技术分析与发展趋势【摘要】速成型与制造技术(rapidprototypingandmanufacturing,RP&M)可以从CAD模型驱动直接得到实体模型或模具，大人缩短产品开发周期，降低制造成本，成为支持快速市场响应的必要工具Z-o本文主要介绍了快速模具制造技术的概况以及我国目前快速模具制造技术的应用现状及发展趋势。【关键词】模具制造；快速成型；技术分析；发展趋势1•快速模具制造技术概述速成型与制造技术(rapidprototypingandmanufacluring,RP&M)是一种可以从CAD模型驱动直接得到实

2、体模型或模具的全新技术，不需传统加工工具和模具，缩短了产甜开发周期，降低制造成本，成为支持快速市场响应的必要工具之一，近年来获得广泛的应用。众多的国内外企业都在积极应用RP&M技术加快产品开发和技术进步，在产品的设计检验、外观评审、装配实验、动态分析、应力分析、风洞实验和快速模具中都取得了成功。2•快速模具技术分类与应用根据快速模具是否由快速成型机直接制造，快速模具乂可分为直接制造和间接制造两类，其应用工艺各有各的特点，具体分析如下：2.1快速模具直接制造快速模具直接制造是由CAD模型驱动直接由快速成型机分层堆积形成所需要的模具。由于

3、工艺流程短，模具成型更加快捷，工艺过程更易控制,直接制造金属模具成为最被看好的先进技术，是快速模具制造技术所追求的目标。2.1.1激光选区烧结技术快速模具直接制造最成功的快速成型工艺是激光选区烧结(selectivelasersintering,SLS)。工艺过程为：高能量激光选择性地将粉末烧结为层片，逐层烧结后，将未烧结的松散粉末除去，然后经过高温烧结及渗铜后即可作为模具使用。该方法在小型注射模和吹塑模上已得到成功应用。直接金属激光烧结(directmetallasersintering,DMLS)工艺是徳国EOS公司基于SLS工艺

4、开发的一种新型模具直接制造技术，不用中间粘结剂而直接烧结金属粉末，所制造出的模具密度接近纯金属。DMLS模具不必再进行后期的高温烧结和渗铜，但需在表面渗入一层高温环氧树脂，目前模具的精度能达到0.05mm,用于注射模能注射出高达1・5万件的塑件，用于压铸模可以铸造儿百件金属零件。2.1.2激光粉末熔覆近净成型技术激光粉末熔覆近净成型(lBserengineerednetshaping,LENS)是一种基于激光熔覆技术的快速金属零件和模具制造工艺，成型零件组织致密，具有明显的快速熔凝特征，力学性能高，并可实现非均质和梯度材料零件和模具的

5、制造。不过，由于热应力的影响和缺乏支撑材料，制造的模具在表面粗糙度值和尺寸精度方面尚不能满足大部分模具的要求，限制了LENS工艺在模具制造领域的应用。2.1.3薄层物体叠加技术薄层物体叠加(laminatedobjectmanufacturing,L0M)工艺是用加热辐和激光束对背面涂有热熔胶的薄片材料(纸、塑料、金属等)进行逐层粘结和切割，以形成模具的各层截面轮廓，最终制成模具。由于金属片的粘结温度和环境温度难以协调和控制，金属片经过加热、粘结和冷却很容易发生扭曲，模具成型质量不是很高。2.1.4三维打印技术三维打印(3Dprint

6、ing,3DP)工艺利用粘结剂喷头有选择地喷涂粘结剂，使金属粉末如不锈钢、碳化鸽等粘结成截面轮廓，一层层粘结形成三维形状，这种低密度的成形件在经过高温烧结和渗铜处理，便可得到致密度达到92%以上的金属实体，对其表面进行抛光打磨处理后就可作模具使用。快速模具直接制造的工艺还有激光选区熔化(selectivelasermelting,SLM)、电了束选区熔化(electronbeammelting,EBM)、电子束自由制造(electronbeamfreeformfabrication,EBF)等,这些工艺都是利用高能量使粉末材料选择性熔

7、化而形成金属零件的oCarnegieMellon和Stanford大学开发的形状沉积制造(shapedepositionmanufacturing,SDM)快速成型工艺，结合了材料增长和材料去除2种成型方法。首先微滴金属液根据CAD模型的二维层片信息沉积为实体层片，然后通过数控加工形成精确尺寸和形状的层片，每一层的制作过程都是一个结合微型铸造和数控加工的工艺，在快速制造大型模具方面有很广阔的发展前景。2.2快速模具间接制造快速模具间接制造就是以快速原型作为母模，然后转用其他工艺在快速原型的基础上复制出所要求的模具。实际上该工艺的实践基

8、础在模具行业屮早就存在，即以母模或者样件通过各种方法如铸造、喷涂和电铸等制造相应的模具，因此技术开发和应用都很实用。尽管直接快速制模法的工序少，但是模具精度和性能很难满足要求，而间接制造方法是快速原型和传统成型工艺的结合