快速成型技术在模具制造中的应用
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。
冲压模具的快速成形技术介绍
冲压模具的快速成形技术介绍冲压模具是用于冲压加工工艺的重要设备，通常由模架、上、下模座、上、下模板、顶针等组成。
传统的冲压模具采用的是传统制造工艺，制造周期长，生产效率低，导致产品制造成本高，难以满足市场需求。
快速成形技术主要是利用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、快速成型(RP)等技术，通过直接数据处理和机械制造的方法，从设计到制造的全过程中减少了一切繁琐的处理。
该技术的主要特点是：快速、高效、能够生产出形状复杂，尺寸精度高的冲压模具。
快速成形技术的主要应用有以下几个方面：1、产品开发：快速成形技术可以快速制造模具，大大缩短产品开发周期，加快上市速度。
2、小批量生产：快速成形技术可以满足小批量生产的需求，减少生产成本，提高工作效率。
3、个性化定制：快速成形技术可以根据客户需求快速制造模具，方便实现个性化定制生产。
4、模具修复：快速成形技术可以修复模具，提高模具利用率，节约成本。
快速成形技术的实施步骤主要包括以下几个方面：1、模具设计：根据产品需求，使用CAD软件进行模具设计，设计完成后，经过计算机模拟验证。
然后将模具设计数据导入到CAM软件中，生成加工路径。
2、快速成形：根据CAM软件生成的加工路径，使用快速成形设备进行模具的快速成形。
常用的快速成形设备有三维打印机、激光烧结机等。
3、后处理：快速成形完成后，需要进行后处理，包括清理、热处理、表面处理等。
清理主要是去除模具表面残留物质，热处理是为了提高模具的硬度和耐磨性，表面处理是为了提高模具的表面质量。
快速成形技术有以下几个优点：1、缩短制造周期：传统模具制造周期长，快速成形技术可以大大缩短制造周期，提高生产效率。
2、节约成本：快速成形技术可以减少材料浪费、人工成本等，降低模具制造成本。
3、提高产品质量：快速成形技术可以生产出形状复杂，尺寸精度高的模具，提高产品质量。
4、适应多品种、小批量生产：快速成形技术可以根据客户需求快速制造模具，适应多品种、小批量生产的需求。
快速成型技术在模具制造领域的应用分析
快速成型技术在模具制造领域的应用分析作者：陈昉李智丽来源：《科技风》2016年第11期摘要：基于快速成型技术具有先进性、高柔度性和快速性的特点，且集计算机技术、激光技术、材料科学、数控技术及其精密机械为一体，因此目前在模具制造领域得到了广泛的应用。
下面我们将介绍快速成型技术的特点，并分析快速模具制造技术，同时提出在汽车与航空航天工业领域快速成型制模技术的应用。
关键词：快速成型技术；模具制造；应用目前全球均处于快速工业化生产时代，为了促进生产效率的提升，就必须借助模具制造。
但是随着市场的不断变化与消费者需求的增多，使得当下不得不加快产品更新，进而就必须加快产品研发，基于此，引进快速成型技术则具有重要的意义。
一、快速成型技术的相关特点分析对快速成型技术的特点进行归纳汇总，主要表现为以下几个方面：一是速度快，即从规划到生产的时间短，对新品的管理域开发相当适用；二是柔性高，即改变CAD模型并对设置参数重新调整，便可将不同形状的模型生产；三是选材广，除了塑料树脂类之外，还可以选择陶瓷材料、金属、复合材料、纸类与石蜡类材料进行制模；四是设计制造一体化且高度技术集成，包括了机械控制、材料控制、激光、计算机、计算机技术、综合数据、数控技术等；五是自由成形制造，即零件形状无特殊限制和不受复杂零件形状限制；六是加工制造快速，将新品研制周期与成本大大缩减，同时加工具有自动化、浪费少、噪声小及其振动小的特点；七是原型的互换性及其复制性高；八是产品的复杂程度不影响加工成本和周期；九是制造原型的形状不影响制造工艺。
二、模具制造中快速成型技术的应用一般涉及间接制模和直接制模两种模具制造方法，而要想实现快速制模，就必须保证快速原型具有较高的尺寸精度，然而受成型工艺及其材质等因素的影响，使得直接制模法较为少用。
目前在产品生产中应用较多的快速成型制模技术主要包括了以下几种：一是电弧喷涂快速制模，即依据原型模样充分雾化熔化的金属，之后将其向样模表面喷射，且控制一定的速度，促进模具型腔表面的形成，之后将复合材料背衬充填，支撑选择的材料为硅橡胶或环氧树脂，分离壳与原型，将精密模具获得，再将冷却系统和浇注系统等加入，与模架一同制作注射模具。
快速成形技术在铸造模具制造中的应用
快速成形技术在铸造模具制造中的应用本文的主要研究目的是详细分析了RP（快速形成技术）的相关工艺原理，并简要介绍了RP技术在铸造模具（casting mold）中的相关应用，铸造模具中主要包括的是以下几个方面的磨具：其一，铸造金属模；其二，消失模；其三，木模；其四，蜡模。
笔者将结合相关实践经验，将RP技术在铸造模具中的相关应用进行科学的分析与总结。
标签：快速形成技术；铸造模具；工艺原理随着社会的发展以及经济技术的进步，现代企业需要在最短的时间内把自己的产品投放到市场中去，从而增强市场的竞争力，提高自己的经济效益。
而相关模具的开发时间比较长，制约了产品投放市场的时间，所以必须加强对相关模具的研发力度。
1 快速形成技术（RP）的基本概念快速形成技术（Rapid Prototyping ，RP）也被称为是快速原型制造技术，是一种在材料堆积法的基础上发展出来的一种高新技术，能够最大限度的满足现代企业的相关要求。
RPM集CAD以及机械类的工程技术于一身，可以非常精确以及快速的将设计的思想转变成零件，为零件的制造提供低成本、高效率的保证。
RP技术可以将更多的时间用于相关产品的设计以及完善上面，从而能够在设计的过程中及时的发现相关问题，解决问题，尤其能够解决模具生产的脚步跟不上产品的开发需要等问题。
RP模具在制造的过程中被分为以下例中方法：其一，直接法；其二，间接法。
直接法主要运用的是将快速成型之后的零部件进行有效的处理，举例来说，喷涂原料，制作消失模以及木模等。
间接法主要指的是利用快速成型的母模具或者过渡模具来得到铸件，举例来说，石膏模。
2 快速形成技术（RP）的基本特点RP技术的出现改变了比较传统的模具加工方法，RP有着以下几个方面的特点：其一，制造速度比较快；其二，性能比较稳定；其三，适应市场的速度比较快。
另外，RP技术的相关形成方式与复杂的零件没有直接的关系，可以用于比较复杂的零件制造中。
另外，铸造的工艺本身有着制造成本比较低，工艺活比较繁多，另外不受逐渐的大小以及形状的限制[1]。
快速成型技术在工业设计中的应用
快速成型技术在工业设计中的应用
快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是一种通过计算机辅助设计（CAD）或计算机辅助制造（CAM）技术，将数字模型转化为实体模型的技术。
它是一种快速、高效、精度高的制造技术，已经广泛应用于工业设计领域。
快速成型技术在工业设计中的应用主要体现在以下几个方面：
1. 产品设计
快速成型技术可以帮助设计师快速制作出产品的实体模型，从而更好地了解产品的外观、尺寸、结构等方面的特点。
这样可以在产品设计的早期阶段就发现并解决问题，从而提高产品的设计质量和效率。
2. 模具制造
传统的模具制造需要经过多次手工加工，耗时耗力，而且精度难以保证。
而快速成型技术可以直接将数字模型转化为实体模型，从而大大缩短了制造周期，提高了制造精度和质量。
3. 零部件制造
快速成型技术可以直接将数字模型转化为实体模型，从而可以快速制造出各种零部件。
这种制造方式不仅可以提高制造效率，而且可以减少材料浪费，降低制造成本。
4. 产品展示
快速成型技术可以帮助设计师快速制作出产品的实体模型，从而可以更好地展示产品的外观、尺寸、结构等方面的特点。
这样可以在产品展示的过程中吸引更多的关注，提高产品的知名度和销售量。
总之，快速成型技术在工业设计中的应用已经越来越广泛，它不仅可以提高产品的设计质量和效率，而且可以降低制造成本，提高产品的知名度和销售量。
随着技术的不断发展，相信快速成型技术在工业设计中的应用会越来越广泛，为工业设计带来更多的便利和创新。
快速成型技术在企业实际生产中的应用
快速成型技术在企业实际生产中的应用摘要：随着科学发展的进步，快速成型技术在企业实际生产中的应用范围越来越广，其中光固化技术的应用范围在快速制造中占76%，应用的范围很广，为广大企业带来了很大的好处。
本文主要对快速成型技术中的激光光固化成型技术的制造方法、基本原理以及在企业中的生产应用做出简单概述。
关键词：快速成型技术SLA 光固化快速成型硅胶模具快速铸造快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是基于离散-堆积成形原理的先进制造技术的总称。
由产品的三维CAD模型数据直接驱动，组装（堆积）材料单元而完成任意复杂具有使用功能的零件的技术。
对所成型零件的结构与形状无限制，可以是具有材料梯度、结构梯度和特殊孔隙的复杂形状。
直接快速制造可以避免繁复的工、模具制造；使产品的制造成本有较大的下降；缩短产品的生产周期。
目前，比较常用的其技术方法有光固化快速成型技术（Stereo Lithography Apparatus，简称SLA）、分层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，简称LOM ）、激光选区烧结技术（Selected Laser Sintering，简称SLS ）、三维印刷法（Three Dimensional Printing简称TDP）、丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Modeling，简称FDM）等多种技术方法，其中SLA光固化快速成型工艺是目前应用范围最广阔的一种快速成形方法。
1.SLA光固化快速成型技术的基本原理以及工艺流程该工艺是美国于1986年研制成功的一种RP工艺，1987年获美国专利，是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光器逐层凝固成型。
这种方法能简捷、全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状复杂的原型。
1.1光固化快速成型（SLA）的工作原理：激光束在计算机控制下根据分层数据连续扫描液态光敏树脂表面，利用液态光敏树脂经激光照射凝固的原理，层层固化光敏树脂，一层固化后，工作台下移一精确距离，扫描下一层，并且保证相邻层可靠粘结，如此反复，直到成型出一个完整的零件。
快速成型技术在铸造模具制造中的应用
机械化工 !"#!$%&$'(') *+&,-./&$01$21(3$&)%$'%3$$$
快速成型技术在铸造模具制造中的应用
范4伟
大连远景铸造有限公司!辽宁大连!$$+&#发展有着非常紧密的联系为了可以有效地推动我国工业生产领域的进步和成长工 作人员需要将先进的快速成型技术引进模具制造作业中以求显著提升模具生产效率这也是笔者将要与大家进行分析和讨论的 重点内容
三技术应用 一 汽车工业 快速成型技术在汽车工业中也有着非常广泛地应用"工作 人员在使用该技术时需要先将熔点较高的铝合金均匀地喷涂 于汽车模型的外表面"通过这些方式所制作出的汽车模板具有 耐用性强#精度高#可批量生产#质量高#制作成本低等技术优 势"在汽车工业中的发动机#气缸以及其他内部构件的生产作 业中都起到了非常关键性的作用$ 二 航空工业 快速成型技术除了在汽车工业有所应用之外"在航空工业 中也有着非常重要的意义"以火箭模型内的壳体零部件为例" 若以传统的模型制作方式进行生产制造"通常需要至少 = 个月 的制造时间"同时还需要至少 (% 万元的制作成本"无论是制作 周期还是制作成本"快速成型技术都有着绝对的优势"工作人 员在使用快速成型技术进行火箭模型内壳体零部件的制造工 序时"需要先将标准模板节能性固定"并且在其中浇筑适量的 硅橡胶"浇筑作业完成之后"工作人需要静置约 $)f2)%f"当硅 橡胶材料完全凝固之后"工作人员需要按照模具的分割线将模 具进行分模处理"从而进一步完成壳体零部件模具的生产制 作"通过这种方式制作而成的模具通常可以在 ) 个月之内完 成"工作人员在对这些模具进行适当地精加工处理之后便可以 投入后续的生产使用中"通过快速成型技术所制作出的模具与 传统的模具制作方法相比"制作周期约节约 ) *("而制作成本约 节约 ( *3$ 四结语 总而言之"虽然快速成型技术在我国汽车工业和航空工业 中都有着非常重要的应用"在软质模具和硬质模具的制作与生 产中也起到了非常关键性的作用"但是该技术在实际使用时仍 然还存在着一些技术层面上的不足之处"希望相关技术人员可 以对该技术进行进一步地优化和改进"希望该技术在不久之后 可以在工业生产领域中发挥出更加重要的作用$ 参考文献 $ 陈亘宇&快速成型技术及其在 模 具 制 造 领 域 的 应 用 L &科技视界)%$?)( $%$2$%)& ) 谈耀文王永信程永利&光固化快速成型树脂模具在 铸造工业中的应用 L &模具工业)%$(('%3 $0'2$1)&
快速成形技术在模具制造中的应用
快速成形技术在模具制造中的应用一、引言近10年来，制造业市场环境发生了巨大的变化，迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。
因此，产品的快速开发技术将成为赢得21世纪制造业市场的关键。
快速成形技术(以下简称RPM)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术，它采用离散堆积原理，将所设计物体的CAD模型转化成实物样件。
由于RPM采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理，对物体构成复杂性不敏感，因此物体越复杂越能体现它的优越性。
以RPM为技术支撑的快速模具制造RT(Rapid Tooling)也正是为了缩短新产品开发周期，早日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。
由于产品开发与制造技术的进步，以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向，使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。
例如，汽车、家电、计算机等产品，采用快速模具制造技术制模，制作周期为传统模具制造的1/3～1/10，生产成本仅为1/3～1/5。
所以，工业发达国家已将RPM/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一，我国也已开始了快速制造业的研究与开发应用工作。
二、基于RPM的快速模具制造方法模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。
传统制作模具的方法是：对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工，得到所需模具的形状和尺寸。
这种方法既费时又费钱，特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具，往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。
而基于RPM技术的RT直接或间接制作模具，使模具的制造时间大大缩短而成本却大大降低。
1. 用快速成形机直接制作模具由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性，因此快速成形件可直接用作模具。
例如，KINERGY公司ZIPPY快速成形机的制件坚如硬木，可承受200℃高温，经表面处理(如喷涂清漆，高分子材料或金属)后可用作砂型铸造木模、低熔点合金铸造模、试制用注塑模以及熔模铸造的压型。
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快速成型技术在模具制造中的应用摘要快速成型作为一种正在成熟的先进制造技术，已成功的实现了快速原型制造，正向快速制造方向迅速发展。
本文介绍了快速成型技术在快速制模方向的应用，并提出了一些需要解决的问题。
关键词：快速成型快速制模引论模具生产零件具有生产效率高、质量好、节约能源和原材料以及成本低等一系列优点。
据统计，工业产品的70%—80% 要靠模具生产，模具已成为当代工业生产的重要工艺装备。
随着经济全球化的发展，企业间竞争的进一步加剧，多品种、小批量将成为主要的生产模式。
因此，怎样快速、高质量地设计制造出产品的模具，已成为赢得竞争的重要因素。
基于快速成型技术的快速模具制造是RP技术与传统的模具制造技术相结合的一种全新技术。
该技术能极大地缩短模具制造周期，降低制造成本。
一RP技术概论快速成型技术(又称RP 技术) 诞生于80 年代后期, 是基于材料累加法的一种高新制造技术。
快速成型技术将计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM )、计算机辅助控制(CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体, 依据计算机上构成的产品三维设计模型, 对其进行分层切片, 得到各层截面的轮廓, 激光选择性的切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂、或烧结一层层的粉末材料、或热喷头选择快速地熔覆一层层的塑料或选择性地向粉末材料喷射粘结剂等) 形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。
虽然快速成型技术问世不长, 但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛。
快速原型制造按成形材料及技术不同发展了立体光刻造型法(SL ) , 粉末烧结法(SLS) , 熔化凝结法(FDM ) , 薄层材料制造法(LOM ) , 三维印刷法(3DP) , 逐层固化法(SGC)等成型方法。
二基于RP技术的模具制作方法传统的模具制造方法可分为两种,一种是借助母模翻制模具,另一种就是用数控机床直接制造模具。
在新产品开发过程中,减少模具制造所需成本和时间对缩短整个产品开发时间及降低成本是最有效的步骤,快速成型技术的一个飞跃就是进入模具制造领域,其潜力所在正是能降低模具制造成本并减少模具开发时间。
将快速成型技术引入模具制造过程后的模具开发制造就是快速模具制造。
快速成型技术在模具制造领域的应用主要是用来制作模具设计制造过程中所用的母模,有时也用快速成型技术直接制造模具。
因此可以将基于RP的快速模具制造分为两类，即：直接制模法和间接制模法。
（一）直接制模法1 SLS激光粉末烧结一般的工艺流程为：先在基底上铺上一层粉末，压辊压实后，用激光有选择的烧结一个层面。
然后新的一层粉末通达铺粉装置铺在上面，进行下一层烧结，反复进行直至得到最终的零件。
目前主要有两种商品化的SLS工艺：一是美国DTM公司的Rapid Tool工艺；另一种是德国EOS公司的Direct Tool工艺[1]。
Rapid Tool工艺该工艺采用激光烧结包覆有粘结剂的钢粉，由计算机控制激光束的扫描路径，加热融化后的粘结剂将金属粉末粘结在一起，生成约有45%孔隙率的零件，干燥后，放入高温炉膛内进行烧结、渗铜，生成表面密实的零件，此时零件中上材料成分为65%的钢和35%的铜。
经过打磨等后处理工序后，得到最终的模具。
Direct Tool工艺通过烧结过程使低熔点金属向基体金属粉末中渗透来增大粉末间隙，产生尺寸膨胀抵消烧结收缩，使最终的收缩率几乎为零。
2 3DPrinting由MIT 开发的3DP 技术已发展成可利用喷头有选择地向金属粉末喷射粘结剂,利用粘结剂使金属粉末成型。
这种低密度的(约为50 %) 成型件也要经过去除粘结剂和渗铜处理,最终得到密度达92 %以上的模件。
其成型厚度为0. 17 mm ,因而其尺寸精度只达到±0. 1 mm 的水平。
这种方法的优点是可以制造的材料多种多样,这种多样性既可体现在不同模件上,也可体现在同一个模件上,其尺寸也可以比较大,几何形状任意,过程简单,是一种比较看好的技术。
3 光固化法制作注射成型模具这是一种以环氧树脂基的光敏树脂为原料在SL 设备上成型的方法。
它用密集激光束过量扫描待成型表面,即激光束扫描间距很小,甚至部分重合,同时照射非常均匀。
该法制作的快速成型件的精度和表面光洁度在目前所有RP 方法中是最好的,因此常用它来制作模具制造中所用的母模。
用此种方法直接制作注射模的型腔或型芯,也达到了非常好的效果,可用于注射多种热塑性的塑料,甚至可注射研磨性的塑料,寿命达200 件,价格适中,制作时间一般在2 星期左右。
需要注意的是环氧树脂导热性差,虽然带来了可用较小压力注射的好处,也要考虑注射周期问题。
4 LOM法与一般的LOM不同的是，它直接在成型机上进行金属薄板的叠层制造，根据CAD模型，采用激光或水射流方法形成轮廓。
采用扩散粘结将切割的薄板叠全起来，形成伪金属实体零件，由于板村的厚度较大，会产生台阶效应，因此需要精加工处理。
（二）间接制模法直接制模法根据要求，能够在不同部位采用不同材料。
然而，直接制模法受到工艺本身限制，制造的模具在表面及尺寸精度、大小规格、形状自由度等方面尚不能满足高精度金属模具的要求。
具有竞争力的快速制模方法主要是将快速成型与铸造、喷涂、电镀、粉末成型等传统成型工艺相结合的间接制模法。
间接制模法主要有以下几种方法。
1 硅胶模硅胶模应用非常广泛。
首先用RP 法制作出“正”的与待成型件相同的母模,然后在母模周围浇满硅橡胶。
固化后,沿所要求的分型面将硅橡胶切开,取出母模后就制成了硅胶模。
为了保证硅胶模的质量,要求母模表面经过抛光处理,因为模具翻制过程中会将母模表面的几乎所有特征哪怕手印复制到硅胶模成型面上进而复制到零部件上。
硅胶模具有制作速度极快,可以浇铸多种热固性塑料,成型件具有较好精度,价格非常便宜等优点,但硅胶模不能制作精度要求很高的零件,寿命短,通常只能浇铸25～30 件。
2 环氧树脂模具制作过程类似硅胶模生产过程,只是将硅胶换成了掺有铝粉的环氧树脂。
整个模具需分两次浇铸制成,因为环氧树脂不能象硅胶那样用刀切分型。
环氧树脂在固化过程中伴有少量收缩,因此母模常会损坏。
环氧树脂的导热性极差,用纯环氧树脂制作的模具进行注塑成型时的热量难以散出,解决的办法就是制作环氧树脂的模具特征表面,背后充填导热性好的材料。
这样制作的模具具有很好的抗压强度,完全可以用于象注塑成型那样的压力成型,具有研磨性的材料也可以注塑,寿命达数千件。
3 表面喷涂金属的模具在RP 制作的母模外喷涂一层雾化了的熔化金属,待液态金属固化后形成金属表面。
受喷涂设备和母模受温限制,通常所用金属材料是低熔点金属,如铅锡合金、锌合金和镍等,常用的喷涂方法是电弧喷涂。
如果母模能够耐受高温,也可以喷涂高熔点金属如不锈钢。
此种模具用于注射成型的寿命可达2 500 件左右,与纯金属模具相比不能用更大的夹持力。
研究成果表明,若在母模表面喷涂镍可进一步提高模具使用寿命,因其具有较高表面硬度( H V = 5 400 N/ mm2 ) 和耐磨性,抗腐蚀性好,开模后注射成型件容易取出。
这样的模具在不到两天时间内就可制作完成。
注意这类模具的使用温度不能超过300 ℃。
4 镍和陶瓷混合物模具制造技术此法利用塑料RP 模型作为母型,在母型上用电镀的方法镀上一层镍金属,制造出一个镍金属薄壳,这个薄壳与母型接触的那个表面完全反映了待注射成型零件的表面形状及尺寸特征。
由于薄壳的强度低,因此在薄壳的非成型面以高强度陶瓷粉充填,要求陶瓷材料具有很小的收缩系数和合适的热物理性能。
这种复合材料模具非常适合制造尺寸较大零件(大于250 mm ×250 mm ×250 mm) ,如若母型用立体光造型(SL) 方法制作,则此法的尺寸精度将不低于SL 件的精度,用于塑料注射成型时其寿命至少为5 000 件。
5 3D Keltool 模具Keltool 是目前被认为是最有发展前景的由一种快速制造金属模具的方法。
它首先用RP 母模型制造出精度较高等的硅胶模,再往硅胶模中注入精细粉状的A6 工具钢(或不锈钢) 与颗粒更加细小的碳化钨的混合物(注意粉末颗粒的大小是控制模具最终质量的一个非常重要的因素) 。
然后再向混合物中加入环氧树脂类的粘结剂,从而使金属粉末混合物在硅胶模中形成绿件。
开模后把绿件在炉中加热从而使粘结剂挥发，同时使金属粉末混合物烧结成型,这时的模件中仍有30 %的空隙,所以还需做最后渗铜处理,最终得到可用于大批量生产(达百万件) 的硬模具。
其尺寸精度每250 mm 误差为±0. 04 mm。
不足的是这种方法所能制造的最大模具尺寸目前仅为127 mm。
一般用此法可在十多天内完成模具型腔或型芯的制作,与传统CNC 机床加工制作相比节约25 %～40 %的成本。
6 铸造法a)陶瓷型精密铸造法[2]在单件生产或小批量生产钢模时, 可采用此法。
其工艺过程为: RP 原型作母模→浸挂陶瓷沙浆→在烤炉里固化模壳→烧去母模→预热模壳→烧铸钢(铁) 型腔→抛光→加入烧注、冷却系统→制成生产用注塑模。
其优点在于工艺装备简单, 所得铸型具有极好的复印性和极好的表面光洁度以及较高的尺寸精度。
工程塑料可以高温气化, 没有残渣, 适用于熔模制造。
b)砂型铸造法用RP 原型作模型来制作砂型,再铸钢而得到模具的工作部分, 如果浇钢的性能得到大幅提高, 用此法几乎可以制造各种模具, 且模具寿命不会有大的降低。
ABS 材料的高强度特性, 适合制造大的坚固实心模型。
c)石蜡精密铸造法在批量生产金属模具时可采用此法。
先利用RP 原型或根据翻制的硅橡胶、金属树脂复合材料或聚氨脂制成蜡模的成型模, 然后利用该成型模生产蜡模, 再用石蜡精铸工艺制成钢(铁)模具来。
另外, 在单件生产复杂模具时, 亦可直接用RP 原型代替蜡模。
若用SL 法, 可将原型制成疏松多孔的蜂窝状结构以便快速浇损, 在氧气充足的条件下, 树脂原型可在980℃左右分解成水气和CO2。
d)石膏铸造法利用RP 原型翻制成石膏铸型，然后在真空下浇铸铝、锌等非铁合金模, 它可小批量生产注塑产品。
用RP 原型作模型浇注低熔合金, 作成低熔合金模, 可用来压制铸造用的砂芯。
7 利用RP 原型制作电火花加工用的电极EDM 方法在模具制造领域应用非常广泛,它可用来加工形状极其复杂的型腔和型芯,它可以加工硬度极高的用CNC 机床无法加工的材料,它还可以加工热处理后的材料,从而避免加工后热处理造成的热变形。
EDM 电极的质量是影响加工件质量的关键因素,电极本身的费用占EDM 加工过程费用的50 %～80 %。
目前多用石墨或铜电极,其使用寿命极短,有时为加工一个型腔需更换多个电极,严重影响EDM 的加工效率。
用RP 方法就可快速制造任意形状的EDM 电极, 可以弥补这个不足。