基于RP环境的模具快速制造.doc

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1、基于RP环境的模具快速制造【摘要】快速原型技术（简称RP）是随信息技术、激光技术和新材料技术发展而出现的一门新型制造技术，与传统模具制造技术相比，它具有制造成本低、开发周期短的特点，因此适用于工程样件和小批量零件的加工制造。本文围绕RP技术的工艺原理和成型方法，分析和介绍了基于RP环境的模具快速制造。RP技术具有广阔的应用前景，加强RP技术推广应用对于新产品开发和降低工装模具有重要意义。【关键词】RP技术；模具快速制造；工艺原理；成型方法近20年來，制造业市场环境发生了重大的变化，用户需求的多样化与个性化及国际市场的一体化，使得制造商面

2、临更为激烈的竞争。为此，制造业在不断探求能够快速响应市场的生产模式和技术策略，如并行工程、敏捷制造、高速切削和快速成形等。以R卩为技术支撑的快速模具制造也正是为了加快新产詁开发周期，早H向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。应用RP技术制造快速模具，在最终生产模具之前进行新产品试制或小批量生产，可大大提高产品开发的一次成功率，有效地缩短开发时间和节约开发费用。1快速原型技术快速原型技术是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

3、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

4、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）在离散、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模型。然后对三维CAD实体模型进行处理。快速原型过

5、程一般都包括CAD模型建立、前处理、原型制作和后处理等4个步骤，其工艺流程如图1所示。2快速模具制造分类快速成型技术在模具制造领域的应用主要是制作一般产品从模具设计到验收需耍相当长的一段时间，模具完成示通常都耍进行试模修模，其时间要占整个制模时间的20%〜30%,使模具制作周期加长、成本加大。对于小批量的生产，模具的费用占的比重很大。因此，短周期、小批量零件制造的最好方法就是利用快速成形技术制造模具。利用快速成形技术制造快速模具可分为直接模具制造与间接模具制造两大类，已有20多种RT工艺在工业生产实际中得到应用，止在接受市场的考验。（1

6、）直接制模法基于RP技术的快速直接制模法是将模具CAD的结果由RP系统直接制造成型。该法既不需用RP系统制作样件，也不依赖传统的模具制造工艺，对金属模具制造而言尤为快捷，是一种极具开发前景的制模方法。直接制造的快速模具尺寸精度高、结构精巧、制造速度快，并R设计灵活，例如流道系统、冷却或加热管路的布置可以更为合理。直接制模材料大多是专用的金属粉末或高、低熔点金属粉末的混合物，也可使用专门的树脂。（2）间接制模法在直接制模法尚不成熟的情况下，具有竞争力的快速制模技术主要是间接制模法。间接制模法是利用RP技术制造产品零件原型，以原型作为母模、

7、模芯或制模工具，再与传统的制模工艺相结合，制造出所需模具。依据材质不同，间接制模法生产出来的模具一般分为软质模具和硬质模具2大类。利用SLS法直接制造金属模具采用该工艺制模，所选用的成型材料一般为涂有聚合物粘接剂的金属粉末，在快速成型机上烧结成形，获得模具原型，由于在烧结过程中材料的收缩率较高，从而难以得到高强度模具，因此经SI另法得到的原型模具必须渗人低熔点金属（如铜）以形成具有较高致密度的模具，这种模具一般用作生产吹塑件的模具，或工作温度低、受力小的注射模具和压铸模。3几种快速模具成型方法介绍（1）喷涂法快速制模。利用R卩技术生产出

8、快速原型，将金属（工具钢或合金钢）雾化喷涂到原型表血，生成1〜21伽左右的金属硬层，再在金属层外面填充金属珠粒或环氧树脂进行支撑，提高其强度，然后将原型取出即可得到一个精密的模具。采用这种方法制模，成本低，