快速模具制造及其应用共39页文档
快速成形技术的快速模具制造技术
快速成形技术的快速模具制造技术快速成形技术是一种快速制造技术，在许多制造领域中被广泛应用。
它的优势在于减少成本和提高生产效率。
快速成形技术的一个关键应用是快速模具制造技术。
在传统制造技术中，模具制造需要花费大量的时间和成本。
快速模具制造技术通过利用快速成形技术的优势来快速制造模具，从而带来更高的生产效率和低成本。
本文将介绍快速成形技术和快速模具制造技术，探讨它们在制造行业中的应用以及未来的发展方向。
一、快速成形技术概述快速成形技术（Rapid Prototyping）是一种以数字模型为基础，通过逐层堆积材料的方式制造复杂结构部件的技术。
它的本质是一种数字化制造技术，利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和快速成形技术等先进技术，实现从数字模型到实体模型的过程。
快速成形技术产生的模型可以用于功能测试、样板制作、微型结构模型测量等领域。
它的一个重要应用是快速模具制造技术。
二、快速模具制造技术的现状快速模具制造技术是一种使用快速成形技术制造模具的技术。
传统的模具制造方法是通过切割、铣削、打孔、线切割等方式来加工模具。
这种方法耗时、成本高，并且生产周期长。
而快速模具制造技术是直接从数字模型制造模具，可以大大缩短制造周期和花费。
快速模具制造技术不仅节约了生产成本，而且使设计者更容易实现他们的设计概念，并快速完成新产品的开发。
目前，快速模具制造技术已经得到了广泛的应用。
主要应用领域包括航空航天、医疗器械、汽车、电子、塑料等行业。
简单来说，快速模具制造技术可以分为两类，分别是直接快速制造模具和间接快速制造模具。
1、直接快速制造模具直接快速制造模具是指从数字模型直接制造模具的技术。
它是实现模具快速制造的一种有效方法。
通过添加材料的方式，模具可以在一定时间内得到制造。
这种方法适用于塑料模具的制造，但在金属制品模具制造方面还没有发挥出全面的优势。
还需要进一步研究和改进。
2、间接快速制造模具间接快速制造模具是指通过制作快速模型制造铸型和翻转模等模具。
快速制模技术及应用
第七章快速制模技术及应用第一节快速制模的基本概念模具工业是制造业的重要组成部分，对国民经济和社会发展将起到越来越大的作用，模具制造的水平已成为衡量一个国家制造能力的重要标志之一。
快速制模技术是将传统的制模方法与快速成形技术相结合，使模具制造周期缩短、成本降低、经济效益提高，在精度和使用寿命方面满足生产要求。
快速制模的目标是以最快的速度从三维CAD设计模型获得所需要的最终产品零件。
随着新的快速成形技术的不断出现，快速制模技术也在不断迅速发展，并成为快速制造的重要组成部分。
按照模具的寿命(零件生产数量)，快速制模可以分为：1.用于制作少量原型(4～20件)的硅橡胶模。
2.用于小批量生产(100～5,000件)的环氧树脂背衬模和低碳钢一渗铜模。
3.用于批量生产(10,000～100,000件以上)的工具钢一渗铜模和电铸镍壳背衬模。
按照模具的用途，快速制模可以分为：1．金属铸造模的快速制造。
2．塑料注射模的快速制造。
3．钣金成形模的快速制造。
4．电火花成形电极的快速制造。
为了进一步阐明快速成形与快速制模以及各种快速制模技术之间的联系，可通过一张不完整的路线图，描述塑料注射模的快速制造，如图7-1所示。
230图7-1 快速成形和快速制模的路线从图中可见，快速成形的制件除了作为概念模型或有结构的、可装配的功能模型外，正在迅速发展和具有广阔应用前景的是快速制模领域，即用于制作母模、直接制模和间接制模。
将原型作为母模，先浇出硅橡胶模，然后通过在硅橡胶模具中真空浇铸聚亚胺酯复合物，可复制出一定批量的原型。
聚亚胺脂复合物具有与大多数热塑性塑料大致相同的性能，生产出的最终零件已经可以满足高级的功能验证和装配测试，以及作为试制产品供展览用。
短期或中期使用的热塑性材料注射模可以将原型当作母模，再进行金属喷镀来制作。
制作生产模具型腔的其他方法还有：电沉积或金属树脂混合物浇注等。
用这些快速制模方法制作出的模具，几乎与传统方式生产的模具一样。
现代快速经济制造模具技术(1).doc
现代快速经济制造模具技术1引言随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。
市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。
一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。
计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。
快速经济制模技术类型快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别。
2.1快速原型制造技术快速原型制造技术简称RPM，是80年代后期发展起来的一种新型制造技术。
美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。
RPM是电脑、激光、光学扫描、先进的新型材料、计算机辅助设计(CA D)、计算机辅助加工(CAM)、数控(CNC)综合应用的高新技术。
在成型概念上以平面离散、堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大柔性为总体目标。
它摒弃了传统的机械加工方法，对制造业的变革是一个重大的突破，利用RPM技术可以直接或间接地快速制模，该技术已被汽车、航空、家电、船舶、医疗、模具等行业广泛应用。
下面简述一下目前已经商业化的几种典型快速成型工艺。
2.1.1激光立体光刻技术(SLA)SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。
快速模具制造技术
快速模具制造技术RPM技术制作的原型在许多情况下由于其使用材料的限制，还不能替代最终的真实产品。
为获得真实材料制作的产品，且快速形成一定批量的生产能力，便产生了基于RPM的快速模具(Rapid Tooling)制造技术。
运用RT技术突出的特点就是其显著的经济效益，它与传统的数控加工模具方法相比，周期和费用都降低了10%-30%左右。
快速成型制造技术自80年代末在美国产生以来，得到了工业界的迅速重视与应用，使得该项技术一直处于繁荣发展阶段。
RPM技术如果仅仅停留在原型制作上，尚形成不了对制造业的冲击，要想发挥RPM技术的更大优势，就必须形成一定批量的快速制造能力，因此，基于RPM的快速模具技术RT受到高度重视，也得到了迅速的发展。
基于RP的快速模具制造方法一般分为直接法和间接法两大类。
直接制模法是直接采用RP技术制作模具，在RP技术诸方法中能够直接制作金属模具的是选择性激光烧结法-SLS法。
用这种方法制造的钢铜合金注射模，寿命可达5万件以上。
但此法在烧结过程中材料发生较大收缩且不易控制，故难以快速得到高精度的模具。
目前，基于RPM 快速制造模具的方法多为间接制模法。
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(Soft Tooling)和硬质模具(Hard Tooling)两大类。
软质模具软质模具因其所使用的软质材料，如硅橡胶、环氧树脂、低熔点合金、锌合金、铝等，有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。
目前提出的软质模具制造方法主要有树脂浇注法、金属喷涂法、电铸法、硅橡胶浇注法等。
1硅橡胶浇注法硅橡胶浇注法制作的模具由于具有良好的柔性和弹性，能够制作出结构复杂、花纹精细、无拔模斜度或倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件，因而倍受关注。
快速成型与快速模具制造技术及其应用课程设计
快速成型与快速模具制造技术及其应用课程设计1. 课程设计的目的和背景快速成型与快速模具制造技术是工业制造中的一个重要部分。
随着工业技术的不断发展，制造业对于时间和成本的要求越来越高，在这种背景下，快速成型和快速模具制造技术受到越来越多的关注。
本课程设计的目的是介绍快速成型和快速模具制造技术的原理、过程和应用，并通过实例分析了解快速成型和快速模具制造技术在实际应用中的价值。
2. 课程设计的内容和教学方法2.1 课程设计的内容2.1.1 快速成型技术•快速成型技术的基本原理•常见的快速成型技术•快速成型技术的优点和局限性2.1.2 快速模具制造技术•快速模具制造技术的基本原理•常见的快速模具制造技术•快速模具制造技术的优点和局限性2.1.3 快速成型和快速模具制造技术的应用实例•快速成型和快速模具制造技术在汽车制造中的应用•快速成型和快速模具制造技术在航空航天制造中的应用•快速成型和快速模具制造技术在医疗器械制造中的应用2.2 教学方法本课程设计采用讲授和案例分析相结合的教学方法。
在课程中，讲师将针对不同内容，使用适当的图片和视频辅助讲解，引导学生对技术的原理和过程进行深入理解。
另外，学生将会在实例分析中了解快速成型和快速模具制造技术在不同领域的应用。
3. 课程设计的成果评价本课程设计的成果将通过以下方式进行评价：•学生针对课程设计的问题进行讨论，学生在讨论中的表现将被评估；•学生完成一份关于快速成型和快速模具制造技术在汽车制造中的应用的报告，报告将作为评估依据；•学生完成一份关于快速成型和快速模具制造技术在医疗器械制造中的应用的报告，报告将作为评估依据；•学生完成一份关于快速成型和快速模具制造技术在航空航天制造中的应用的报告，报告将作为评估依据；•学生完成一个小组项目，应用快速成型或快速模具制造技术进行设计制作，成果将被评估。
4. 总结快速成型和快速模具制造技术是现代工业制造的重要组成部分。
本课程设计通过介绍快速成型和快速模具制造技术的原理、过程和应用实例，使得学生能够深入了解这些技术，为将来的工作或研究提供基础知识和技能。
快速成型技术及其应用简介共78页文档
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头用简介
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
快速成型与快速模具制造技术及其应用
1976年，P. L. DiMatteo进一步明确 地提出，这种堆积技术能够用来制 造用普通机加工设备难以加工的曲 面，如螺旋桨、三维凸轮和型腔模 具等。在具体实践中，通过铣床加 工成形沿高度标识的金属层片，然 后通过粘接成叠层状，采用螺栓和 带锥度的销钉进行连接加固，制作 了型腔模，如图所示。
由DiMatteo制作的型腔模叠层模型
第三节 快速成型技术的特点及优越性
❖ 快速成型技术的优越性
◎ 用户受益 用户在产品设计的最初阶段，也能见到产品样品甚至少量产品，这使得用户能及早、 深刻地认识产品，进行必要的测试，并及时提出意见，从而可以在尽可能短的时间 内，以最合理的价格得到性能最符合要求的产品。
第一章 概 论
1 快速成型技术的早期发展 2 快速成型技术的主要方法及分类 3 快速成型技术的特点及优越性 4 快速成型技术的发展趋势
1902年，Carlo Baese在他的美国专利(# 774549)中，提出了用光敏聚合 物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成形技术—“立体平板印 刷术”(StereoLithography)的初始设想。
1940年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘结 成三维地形图的方法。
第一章 概 论
1 快速成型技术的早期发展 2 快速成型技术的主要方法及分类 3 快速成型技术的特点及优越性 4 快速成型技术的发展趋势
第二节 快速成型技术的主要方法及分类
❖ 快速成型过程
快速成型离散和叠加过程
快速成型技术的制造方式是基 于离散堆积原理的累加式成型， 从成型原理上提出了一种全新 的思维模式，即将计算机上设 计的零件三维模型，通过特定 的数据格式存储转换并由专用 软件对其进行分层处理，得到 各层截面的二维轮廓信息，按 照这些轮廓信息自动生成加工 路径，在控制系统的控制下， 选择性地固化光敏树脂或烧结 粉状材料或切割一层层的成型 材料，形成各个截面轮廓薄片， 并逐步顺序叠加成三维实体， 然后进行实体的后处理，形成 原型或零件，如图所示。
《快速模具制造技术》PPT课件
技
术
快速模具制造技术
(一) 硅橡胶快速制模的若干问题
硅 3、型框形状
橡
一般：方形、正方形
胶
特殊：按原型形状搭建型框（随形型框）
快
速 4、浇道的位置和方向
制
避免大面积平面形状置于型腔最高位置
模
技
术
快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
硅 橡 传统的快速硅橡胶模具制造过程中存在相当严重的硅橡胶
浪费现象
胶 快 速 制 模 技 术
快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
硅
橡
胶
快
速 制 a. 安放原型贴橡皮泥或黏土。对原型进行必要的清理和
处理后放置在平板上固定好，制作并固定模框，在原
模
型表面贴橡皮泥或黏土层。
技 b. 浇石膏背衬。将配好的石膏浆浇注到模框中。
术
快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
电弧喷涂设备
CMD-AS1620型电弧喷涂设备
电弧喷涂枪 控制箱 电源 送丝装置 压缩空气系统
快速模具制造技术
(二) 电 弧 喷 涂 快 速 制 模 技 术
电弧喷涂材料
(1)锌及锌合金 锌: 在大气或水中具有良好的耐腐蚀性，对钢铁基材具有
电化学保护作用。而在酸、碱、盐中不耐腐蚀。 在锌中加入铝可以提高喷涂后的耐腐蚀性能。
在铝及铝合金中加入稀土元素不仅可以提高涂层的结合 强度而且可以降低孔隙率。
铝还可用作耐热喷涂层。铝在高温作用下，能在铁基体 上扩散，与铁发生作用生成抗高温氧化的Fe3Al，从而 提高钢材的耐热性。
(一)
硅
橡
胶
快
汽车制造专业-汽车研发关键技术快速模具制造及其应用.doc
他们的快速模具用于真空铸造、中空成形与离心铸造。
Kir公司用真空铸造与熔模铸造成形金属件，以便对样车进行测试。
对于发动机支架，他们将SLA快速成形件替代蜡模，然后进行熔模铸造，全过程仅需14 天，比传统制作方法缩短9天（即缩短时间40%）。
对于后组合灯支架，用SLA快速成形件作真空铸造的母模，能节省65%的成本与75%的时间。
在我国，近几年来，快速成形机的研发与生产有很大的发展，一些汽车制造公司也购置了多种形式的快速成形机，但是多数仅用于制作原型，快速模具制造还是一种鲜为人知的技术，应用十分有限。
据初步统计，目前我国具有快速模具制造能力的主要单位有20几家，其中，绝大多数单位制作的快速模与国外商品化快速模相比，有以下明显差距：1）品种不到10种，远远少于国外已商品化的20几种，特别是尚未开展高档快速模的研发、生产。
2）由于能制作的快速模的品种有限，因此，对于具体的客户要求而言，往往缺乏灵活性与适应性。
3）不具备大型、复杂、精密快速模具的生产能力。
4大型、复杂、精密硅橡胶模—快速成形汽车塑料试制件的关键软模（softtooling）是一种常用的试制模具，也可用于制作快速过渡模或快速批量生产模，其中，最常见的是硅橡胶模，它的优点是：（1）制作周期短通常，根据工件的CAD文件，能在几天内提供硅橡胶软模，以及用软模成形的聚氨酯塑料件。
与传统金属模注塑原型工件相比，用硅橡胶模真空浇注聚氨酯原型，能缩短开发周期高达90%.用快速成形的母模通过硅橡胶模制作铸造用聚氨酯芯盒，与制作传统的金属芯盒相比，只需1/5的时间。
（2）成本低与CNC机加工的金属模相比，软模的制作费用低得多，一般只有金属模的几分之一。
（3）弹性好，工件易于脱模在传统的金属模中，通常需要设置脱模斜度，以便使工件成形后顺利脱模。
用硅橡胶模成形工件时，由于模具有足够的弹性，使得往往不必添加脱模斜度，工件就能脱模，从而可大大简化模具的设计。
（4）复印性能好硅橡胶有优良的复印性能，可良好地再现母模上的细小特征，基本不会损失尺寸精度。
快速模具制造技术
(2) 原型的定位 (3) 硅橡胶的计量
(4) 硅橡胶的预脱泡 (5) 硅橡胶的浇注 浇注基本原则：应尽量减少空气的混入。
垂直浇注
液面下浇注 沿壁浇注
倾斜浇注 (6) 硅橡胶的脱泡 (7) 硅橡胶的硫化
三、重要考虑因素
1、型框尺寸
2、分型面 基本原则：投影面积最大的面
3、特殊结构零件的型框
2、用于修复零件尺寸，如由于大范围磨蚀或局部机械 加工错误而造成构件几何尺寸的不足，可通过金属喷 涂予以修复。
3、用表面喷涂金属的非金属材料来代替金属制造设备 或部件。
4、用于快速模具制造。
电弧喷涂制模过程
二、电弧喷涂工艺
1、电弧喷涂模具的基本结构 金属喷涂层、背衬层和钢结构部分
（1 ）喷涂层材料
4、浇道的位置和方向 基本原则：浇道位置设于原型重心附近
四、经济型硅橡胶模
§3.3 电弧喷涂制模技术
一、电弧喷涂基本原理
两根接直流电源的金属丝， 在喷枪前端产生电弧；
熔化的金属丝在压缩空气作 用下，雾化成金属微粒；
金属微粒喷射到原型表面， 层层叠加形成喷涂层。
金属喷涂主要用途：
1、用于抗腐蚀、抗高温氧化或耐磨损等防护性涂层；
原型
挂浆
烧结
七、电铸快速制造模具
§3.6 小 结
硅橡胶
电弧喷涂
环氧树脂
间接快速制模 粉末金属浇注
陶瓷型
快 速
熔模铸造
制
电铸
模
直接注射热塑性塑料制模（AIM）
直接快速制模 金属粉末直接烧结（DMSL）
金属粉末间接烧结（RapidTool）
（1）聚乙烯醇作表面防护剂的优点
A、在模型与涂层间形成隔离层； B、兼作脱模剂； C、降低模型表面粗糙度； D、使模型与涂层容易分开。