《逆向工程及快速成型原理》ppt课件

1、逆向工程及快速成型 Reverse Engineering & Rapid Prototyping主讲：匡唐清华东交大资料工程系.主要内容概论软模桥模硬模RE & RPRT篇.快速制模：快速模具制造Rapid Tooling，简称RT，是以RP为技术支撑而开展起来的新型制造技术。特点：制模周期短，普通为传统模具制造的1/31/10 ；工艺简单，易于推行；制模本钱低仅为传统制模的1/31/5 精度和寿命能满足某种特定的功能需求，综合经济效益良好。概 论.快速制模：方法直接法：优点是制模工艺简单、精度较高、工期短，缺陷是单件模具本钱较高，适用于样机、样件试制。经过SLA 或SLS 法，直接用树脂、

2、粉末塑料如ABS等制成凸、凹模，可以作成薄板的简易冲模，汽车覆盖件成形模等。这些简易模具的寿命是501000 件，适用于产品试制阶段。采用特殊的纸质利用 LOM 工艺方法可直接制造出纸质模具，坚如硬木，可耐200高温，可用作低熔点合金的模具或试制用注塑模以及精细铸造用的蜡模成形模，还可以替代砂型铸造用的木模。用FDM 法直接制成金属模。将不锈钢粉末用FDM 法制成金属型后，经过烧结、渗铜等工艺渗铜等工艺制成了具有复杂冷却液道的注塑模概 论.快速制模：方法间接法：由快速成形或其他途径得到零件原型，根据不同的批量和功能要求采用适宜的工艺方法快速翻制得模具概 论.快速制模概 论.软模技术普通指硅胶模

3、，由SLA,FDM，LOM或SLS制造零件原型，再翻制硅胶模后，向模中灌注双组分树脂，固化后得到所需零件。经过调理树脂中双组分的构成来调整树脂零件的机械性。过渡模(桥模)技术普通为环氧树脂模具，桥模是介于试制用软模与正式消费模间的一种模具，可直接进展注塑消费，运用寿命目的为1001000个零件，零件用与最终零件消费期望的产品资料制成。可满足中小批量消费的需求硬模技术硬模普通指用间接方法制造的金属模具和用快速成形金属粉末选择性烧结直接制造的金属模具间接法：先利用快速成形技术加工出非金属资料的原型，然后借助其他技术将这些非金属原型翻制金属零件或金属模具概 论.工艺道路原型件的预备略硅橡胶模的构造硅

4、橡胶模的优点硅橡胶模的制造浇注品的制造运用软模.工艺道路硅橡胶模的构造软模零件三维外型STL文件格式RP原型制造硅胶模翻制树脂件消费.硅橡胶模的优点构造较简单，制造周期短 只需工件的原型件，无需昂贵的设备和模架等安装，不用模具设计，在几小时内就能完成制模与产品成形。与传统金属模注射成形塑料工件相比，用硅橡胶模能缩短开发周期高达90%； 本钱低 与CNC机加工的金属模相比，硅橡胶模的制造费用低得多，普通只需金属模的几分之一；弹性好，工件易于脱模 不用添加脱模斜度，工件往往就能脱模，可大大简化模具的设计；复印性能好，精度高 硅橡胶的收缩率小，有优良的复印性能，能到达金属模同样的精度； 软模.硅橡胶

5、模的优点能用于在室温下浇注高性能的聚氨酯塑料件或蜡件 反响成形聚氨酯又称为反响成形塑料。它的原资料通常是液态双组分资料，将这两个组分按一定的比例加以混合，并在室温下浇注到成形模具内，能迅速几十秒至几分钟内完成固化反响, 1040min内能脱模，然后,普通在80下经几小时保温，可完全固化成高性能的塑料件如ABS工件，这种成形塑料件的方法不用采用金属模和热注射成形机，普通称为塑料反响成形工艺。 广泛运用在新产品的试制中通常用于成形塑料件，也可用于成形失蜡铸造所需蜡件。普通室温硫化硅橡胶模的运用寿命取决于工件的复杂程度，普通为1020个工件，足够新产品研制的需求。 软模.硅橡胶模的缺陷导热性能差寿命

6、短不能成形真实的零件不能采用热注射工艺成形工件软模.硅橡胶模的制造原资料双组分室温硫化有机硅橡胶聚合型：固化时产生副生成物，收缩率较大缩合型模具硅橡胶的抗剪切强度较低，在模具制造过程中易撕裂，难于成型花纹深、外形复杂的模具；成型过程中由于缩合交联反响产生乙醇物质难以完全排出，使模具在受热时硅橡胶降解老化，同时由于乙醇的排出也使得硫化胶的体积收缩，影响模具的尺寸减少。因此，常用在塑料或人造革消费中的高频压花模具，或尺寸要求不高的工艺品制造。加成型：由于采用加成硫化体系，在成型过程中不产生低分子化合物，因此具有低得线性收缩率，胶料可以深部固化，且物理、力学性能和耐热老化性能优良，适用于制造精细模具

7、和铸造模具，且模具制造工艺简单，不损伤原型、仿真性好。成为模具硅橡胶的主导软模.硅橡胶模的制造设备真空浇注机真空的作用是提供真空环境，排除液态资料中混入的空气或湿气，防止在浇注件中出现气泡。反响注射机压力和流量比较大，适宜反响成形中大型塑料件，但是，往往难于在真空环境下成形，所以应留意设法排除塑料件中的气泡 软模真空浇注机浇注 反响注射机.硅橡胶模的制造步骤软模由于RP技术消费出来的原型资料与硅橡胶不发生反响，制造过程中没有经过变形，也不会产生褶皱，可以消费出与精细塑料件一样的外表质量。.硅橡胶模的制造步骤原型外表处置 RP原型普通存在台阶纹或缝隙，需进展打磨和防渗与强化处置等以提高原型的外表

8、光滑程度和抗湿性与抗热性等。只需原型外表足够光滑，才干保证制造的硅胶模型腔的光洁度，进而确保翻制的产品具有较高的外表质量和便于从硅胶模中取出。软模制造型框和固定原型根据原型的几何尺寸和硅胶模运用要求设计浇注型框的外形和尺寸，型框的尺寸应适中。在固定原型之前，需确定分型面和浇口的位置，这直接影响着浇注产品能否顺利脱模和产品浇注质量的好坏。当分型面和浇道选定并处置终了后，便将原型固定于型框中。.硅橡胶模的制造步骤硅橡胶计量、混合并真空脱泡硅橡胶用量应根据所制造的型框尺寸和硅橡胶的比重准确计量。将计量好的硅橡胶添入适当比例的硬化剂，搅拌均匀后进展真空脱泡。脱泡时间应根据到达的真空度来掌握。硅橡胶浇注

9、及固化硅橡胶混合体真空脱泡后浇注到已固定好原型的型框中。浇注后，为确保充填完好，再次真空脱泡。脱泡的目的是抽出浇注过程中掺入硅胶中的气体和封锁于原型空腔中的气体，此次脱泡的时间应比浇注前的脱泡时间适当加长，详细时间应根据所选用的硅橡胶资料的可操作时间和原型大小而定。脱泡后，硅胶模可自行硬化或加温硬化。加温硬化可缩短硬化时间。软模.硅橡胶模的制造步骤撤除型框、刀剖开模并取出原型当硅胶模硬化后，即可将型框撤除并去掉浇道棒等。参照原型分型面的标志进展刀剖开模，将原型取出对硅胶模的型腔进展必要清理，便可利用所制造的硅橡胶模具在真空形状下进展树脂或塑料产品的制造软模撤除型框刀剖开模取出原型清理后合模小件

10、树脂产品硅胶模的制造流程关公硅胶模制造.产品制造原资料聚氨酯资料硬质资料类ABS、半硬质资料类PP，PE，PC，PMMA和弹性资料类橡胶操作时间35m，离模时间1h制造过程经过改动树脂中双组分的构成来调整树脂零件的机械性能模具寿命为2050件树脂零件软模.产品制造制造过程软模.产品制造制造过程预热预热硅橡胶模和原资料液态双组分聚氨酯合模用大号订书机沿分模面顺序订压订书钉，缠绕一圈胶带，使上下半模良好密封，防止浇注时液态资料从分模面溢出抽真空将硅橡胶模放入真空浇注机，排除模具型腔中的气体浇注经过控制系统，将A杯内的固化剂注入B杯，混合器开场进展搅拌，然后，使B杯中已混合的液态资料经过漏斗徐徐注入

11、模具的型腔软模.产品制造制造过程固化待硅橡胶模中的液态资料初步固化后，将模具放入烘箱，在7075下加热，使液态资料完全固化取件取出硅橡胶模，去除模具上的胶带与订书钉，用紧缩空气枪向模具的浇口吹气，分开上下半模，取出塑料件。后处置软模.运用可用于快速成形塑料件最普遍或蜡件，这些成形件不仅是普通的塑料件，而且可以是大型、复杂、高性能、高透明度、高精细度的塑料件 软模汽车保险杠ABS塑料件 硬塑料件、透明塑料件和弹性塑料件 .软模运用软模外形复杂的塑料件及其硅橡胶模 硅橡胶模和浇注的弹性件 有许多密集小孔的网格式塑料件 硅橡胶模与浇注的蜡模 用硅橡胶模浇注的透明光学件 .铝填充环氧树脂模Compos

12、ite Aluminum-Filled Epoxy, CAFE制模资料：铝基复合资料填充铝粉的环氧树脂SLA成形的树脂壳铝填充环氧树脂衬模成形部分采用SLA成形的型芯/型腔壳采用铝填充环氧树脂填充壳反面桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺模型预备首先，真实功能零件制造中能够存在资料的收缩，因此，原型的外形和尺寸应该适当修正以补偿资料收缩引起的变形。另一个问题是由制模方法所决议的，用于制造环氧树脂模具的快速原型应带有适当的拔模斜度。首先由快速成形技术制造原型实践最终零件用作母模，作为母模的原型件必需经过外表打磨和抛光桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺底座制造并固定原型底座的制造要保证与模型及分型面相吻

13、合，底座可以由一些容易刻凿的资料像木材、金属、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制造。固定好模型后，进展模框搭建。当环氧树脂模具需求用模框加强时，模框该当用金属制造，并且模框内部应尽能够粗糙，以增大环氧树脂与模框的粘接强度。桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺涂脱模剂为了顺利脱模，模型及分模面必需涂脱模剂。脱模剂应该涂得尽能够地薄，并且尽能够均匀地涂23遍，以防止漏涂和涂不均匀。然而，起加强作用的金属模框和一些镶嵌件不能涂脱模剂。有时，为了使其与环氧树脂衔接更好，还应打毛其外表，或将其作为镶嵌构造。将环氧树脂与固化剂和填料及附加物金属粉末等均匀混合，混合过程中必需仔细搅拌，尽能够地防止混进气体。采用真空

14、混料机可以有效地防止气体的混入。桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺浇注树脂脱模剂喷洒终了后，将混合好的填充物浇注到型框内，应掌握浇注速度尽量均匀，并尽能够使环氧树脂混合料从模框的最低点进入。去除底座并进展另一半模的制造待树脂混合物根本固化后，将模具小心的翻转过来并移走底座，搭建另一半模的模框，喷潇洒膜剂，同样过程浇注另一半模具。桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺树脂硬化并脱模待树脂完全固化后，移走型框，将上下半模放入后处置的炉子内加热并保温。环氧树脂的硬化过程可以在一定压力下进展。实际证明，压力条件下进展硬化可以防止气孔的产生，并可提高资料的致密度以及模具的精度和外表光洁度。由于光固化树脂的力学性

15、能较低，而且大部分做成中空构造为了提高制造速度并节约树脂资料，因此压力不能太高。硬化过程最好在60以下，由于光固化树脂资料的玻璃化转变温度普通在6080之间。当环氧树脂完全硬化后，采用顶模杆或公用起模安装将原型从树脂模具中取出，如下图。桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺模具修整并组装假设环氧树脂模具上存在个别小的缺陷，可以进展手工修整。修整包括部分环氧树脂补贴和钳工打磨等。当上下半模修整终了后，便可以与规范的或预先设计并加工好的模架进展装配，完成环氧树脂模具的制造，交付运用。桥 模.铝填充环氧树脂模制造工艺正母模一个工步母模、树脂模都较硬，对较复杂零件必需适当添加拔模斜度，保证顺利脱模负母模中间

16、硅橡胶软模负母模设计、制造较困难易于脱模二工步，尺寸误差增大正母模两次中间硅橡胶软模工序较多，尺寸误差增大桥 模正母模：外形与最终零件一样，思索了收缩补偿负母模：外形与最终零件相反，思索了收缩补偿.铝填充环氧树脂模制造过程正母模有真空条件制造母模和分型板母模外表涂覆脱模剂母模、分型板置于型框中设置冷却管配备模具资料精细研磨铝粉和双组分热固性环氧树脂，真空脱泡真空浇注，固化拆分，反复过程浇注另一半模检查型芯型腔定位、加工浇注孔、安装推料板/推料杆/冷却管、装配至规范模架热塑性塑料注射成型桥 模.铝填充环氧树脂模特点与传统注塑模相比，省略了模具设计、数控加工和热处置三个耗时费钱的过程，本钱大大降低

17、，消费周期大大缩短；模具寿命可达1001000件，对外形简单零件可达5000件，可满足中、小批量消费需求。桥 模.SLA成形的树脂壳铝填充环氧树脂背衬模Direct AIM方法20世纪90年代中期3D Systems公司；AIMACES Injection Molding；ACESAccurate Clear Epoxy Solid，一种SLA快速成形工艺：在 300下直接把热塑性塑料注入一种玻璃化温度为65 -85 的SL光敏树脂制成的ACES模腔中，得到塑料零件。桥 模.SLA成形的树脂壳铝填充环氧树脂背衬模Direct AIM方法：要有较长的注塑循环周期，适宜的脱模剂和拔模斜度成型周期长

18、45min树脂热导率低大型ACES镶块的快速成形时间长3040hDirect AIM镶块的物理强度不高Direct AIM模具外表较软，抗磨损性较差桥 模.SLA成形的树脂壳铝填充环氧树脂背衬模ACES型芯/型腔壳背衬填充AFE/Al更短的SLA制造时间更有效的热导率更好的抗压强度更低的本钱注塑循环周期缩短模具寿命延伸桥 模.直接制造金属粉末SLS成形直接制造金属模具，但目前精度难以满足要求间接制造先利用快速成形技术加工出非金属资料的原型，然后借助其他技术将其翻制成金属零件或金属模具硬 模.硬 模.直接加工金属模具SLS烧结单一金属粉末直接烧结，普通为青铜基粉末熔点差别较大的两种金属粉末烧结液

19、相烧结金属粉末/树脂烧结降解聚合物高温二次烧结渗金属LOM成形成形资料为金属箔，可直接加工出铸造用EPS气化模FDM成形成形资料为金属资料硬 模.KeltoolTM法快速制模技术KeltoolTM法快速制模技术由美国3D Systems公司开发胜利，后转让给美国Keltool公司。KeltoolTM法制模技术实践上是一种粉末冶金工艺。KeltoolTM法根本原理及工艺流程首先以三维CAD软件设计概念原型包括型腔和型芯并保管为STL文件，然后将STL格式文件传送至快速原型系统来制造原始原型；然后利用原始原型制得硅橡胶软模；接下来在真空无压形状下向硅橡胶软模内浇注由两种不同成分，不同粒径组成的双形

20、状混合金属粉末与有机树脂粘结剂按一定比例组成的混合物，固化原型后制得待烧结坯；然后将待烧结坯放置于有氢气气氛的烧结炉内进展烧结，在烧结过程的低温阶段，粘结剂被烧除并由流动的氢气带走；硬 模.KeltoolTM法快速制模技术KeltoolTM法根本原理及工艺流程(续)再继续升温烧结，将纯金属粉末烧结在一同，从而制得孔隙分布均匀的骨架状坯体；最后，向骨架状坯体中渗入另一种金属普通为铜，使之成为完全致密的金属模具。由此工艺所制得的金属钢质硬模普通为70%的双形状混合金属和30%的铜，其硬度可以因双形状混合金属的成分不同而不同。比如由A6模钢粉末及碳化钨粉末组成的双形状混合铁粉作为基体并经过渗铜致密和

21、热处置后得到的钢质硬模，硬度可达46-50Rc。硬 模.KeltoolTM法快速制模技术硬 模.KeltoolTM法快速制模技术KeltoolTM法的资料普通运用以WC粉末和A6工具钢粉末组成的双形状混合粉末为基体资料，精细研磨的WC颗粒，直径约为1-4m平均有效粒径为2.5m，普通为多边形或粒状；A6工具钢粉末直径为20-38m平均有效粒径为27m。与简单地采用单一形状的粉末相比，这种双形状混合颗粒的优点如下：粗细粒径比大于7，因此双形状包的密度高得多。精细的WC颗粒能填充较大A6工具钢颗粒之间的空隙。粘结剂的密度小的多，在复原炉中需求去除的粘结剂较少。烧结过程中平均收缩率较小，提高精度。充

22、分发扬了各组分的特点，粒径较小的WC颗粒能提高外表光洁度，且能改善镶块的耐磨性，粒径较大的A6工具钢颗粒那么可以提供良好的韧性。 硬 模.KeltoolTM法快速制模技术KeltoolTM法的工艺特点 以KeltoolTM制成的耐用钢模资料为70% A6工具钢粉末及碳化钨和30%铜，A6模钢有良好的抗磨和低扭曲性，而碳化钨的硬度和耐久性极佳，铜原料那么可以提高强度和导热率。其硬度为30-34Rc，热处置后为46-50Rc，具有非常好的模具寿命，可达1百万件以上。工艺流程简单，制造快速。只需温度控制准确，可以将烧结和渗铜延续进展，节约本钱，缩短制造时间，而且减少因温度变化而引起的收缩和变形。硬

23、模.KeltoolTM法快速制模技术KeltoolTM法的工艺特点 所需资料要求粒度较细，且对粘结剂的粘结性、流动性、固化性等性能有很严厉的要求。所用母模模具负型没有足够的强度和硬度，故成形的模具精度不够高。模具消费周期较长，平均为4周，其中制造型芯件需求810天，而且型芯件的尺寸较小，普通在152mm203mm101mm以下。 硬 模.KeltoolTM法快速制模技术KeltoolTM法的运用适宜消费低公差、精细的模具，其尺寸精度为250mm土0.04mm。硬 模a) Keltool型腔 b) Keltool型腔固定于模架上.Rapid toolTM法快速制模技术RapidToolTM法制模

24、技术也称为间接金属粉末激光烧结制模，是由美国DTM公司开发的一种用于快速模具的粉末成型技术。该成型技术是根据Texas大学获得的专利技术为根底努力于粉末类快速原型机器的研发与消费之后开发胜利的。RapidToolTM工艺原理及流程利用CO2激光照射外层包有粘结剂的金属粉末使粉末粘结成为半废品。粘结剂为热塑性聚合物，颗粒粒径约为5m，被预先包裹在低碳钢粉颗粒上；低碳钢粉颗粒粒径约为55m。粘结剂熔化后使钢粉颗粒固定在一同成为半废品。半废品强度仅为3MPa，因此必需小心处置，以免损伤薄弱部位。 将半废品进展烧结处置。将半废品置于含有25%氢气和75%氮气的电炉中。炉温大约在700时，粘结剂几乎全部

25、被去除。氧化过程存在少量的碳渣，它会起胶粘作用，暂时协助粘合钢粉颗粒。这样烧结后制得含有60%体积金属，以及40%体积空隙的钢骨架半废品。硬 模.Rapid toolTM法快速制模技术RapidToolTM工艺原理及流程续将钢骨架半废品进展渗铜处置。继续将钢骨架半废品放入充以70%氮气和30%氦气的加热炉内，并在适当位置摆设铜砖，之后，升温至铜的熔点以上，低碳钢颗粒的熔点之下，大约1120时，在制品下面的铜砖开场熔化并因毛细管景象渗入钢骨架中因粘结剂蒸发所遗留下来的空隙，得到无孔隙的全致密的模具。最后再将此全致密的模具进展一些后处置的任务如加工入料孔、冷却水孔、顶出孔等，便完成了用于注射成型模

26、具型芯的制造，然后直接安装在模座上，便可以在注射成型机上进展批量制品的消费。 硬 模.Rapid toolTM法快速制模技术RapidToolTM工艺原理及流程续硬 模.Rapid toolTM法快速制模技术RapidToolTM工艺特点该方法所得到的型芯由60%的钢和40%的铜所组成，在炉中的总线收缩率为2.53.5%，硬度可达HRC27，资料机械性能优于Al7075，寿命可超越50000件。优点制造过程快速(约515任务日)；模具型芯中含有40%或45%的铜，注射模具的冷却效果好，循环时间可大大缩短；模具寿命长；可运用传统工具进展机加工。 缺陷是在1120渗铜时会因高温导致制件变形。 硬

27、模.Rapid toolTM法快速制模技术RapidToolTM制模资料及设备DTM公司的Sinterstation2500快速成型系统所运用资料最初是一些热塑性资料，如PVC、PC、尼龙、蜡粉，以及用于制造壳型熔模铸造模型的资料，后来成型资料又扩展，如今可以成型的资料包括三大类：丙烯酸基粉末True Form PM、由尼龙与玻璃珠强化尼龙组成的合成资料、聚合粘结剂预包裹的低碳钢粉粒例如：Rapid Steel2.0。硬 模.Rapid toolTM法快速制模技术RapidToolTM工艺运用硬 模 RapidtoolTM制模工艺制造的模具型芯 .Rapid toolTM法快速制模技术Rapi

28、dToolTM工艺运用硬 模RapidToolTM工艺注塑模与传统工艺注塑模对比表模具类型模具成本/美元模具开发周期/周模具寿命/件每件注塑件的成本/美元RapidToolTM注塑模20,0006750004.00传统注塑模60,0001618250,0000.24*数据源自Ford汽车制造公司.Direct ToolTM法快速制模技术DirectToolTM法制模技术也称为直接金属粉末激光烧结制模Direct Metal Laser Sintering，DMLS，DirectToolTM，是利用德国EOS公司的选择性激光烧结SLS设备直接进展金属模具的制造技术。DirectToolTM工艺原

29、理及流程与RapidToolTM大体类似。不同的是该工艺资料运用范围极其有限，所用资料为纯金属粉末，烧结坯不是靠有机粘结剂来粘结，而是靠金属粉末的分散而粘结在一同的，所以其烧结的激光器所需功率比较大，普通至少在200W以上。同样截面的轮廓，计算机据此信息有选择性地烧结粉末资料，构成一系列具有一个微小厚度的片状实体，逐层堆积，构成原型件；然后再将原型件渗入适量的环氧树脂，以提高制件的抗弯强度。采用DirectToolTM制造的模具寿命可达15000件以上。 硬 模.Direct ToolTM法快速制模技术DirectToolTM工艺资料DirectMetal 铜-镍基混合粉该合金混合粉末资料为瑞

30、典Electrolux公司开发的青铜和镍合金粉末，详细成分为75青铜Cu90-Sn10、20镍及5的磷铜，平均粒径为35-40m。在其外表浸透一层高温环氧树脂，或者渗入低熔点金属如锡，可以得到比较好的效果，可以用作注塑模、压铸模等。硬 模DirectMetal 20资料制造的门锁.Direct ToolTM法快速制模技术DirectToolTM工艺资料DirectSteel 钢-青铜-镍基混合粉DirectSteel 钢-青铜-镍基混合粉常用的有50-V1、50-V2和100-V3三种牌号。这种合金粉末资料里面不含有有机成分，粒径约为50m。这种合金粉末不用进展后烧结与渗铜或锡、高温树脂等，即

31、可用作注塑模、压铸模等。运用50-V1牌号的合金粉末所烧结成型的模具具有500MPa的抗拉强度、HB6080的硬度，用这种资料烧结的注塑模能注射几千件塑料件，烧结的压铸模能铸造几百件金属件，而模具无任何磨损的痕迹。采用附加的外表涂覆处置后，还能进一步提高模具的寿命。牌号为50-V2的DirectSteel合金粉末，可以用来制造小批量的功能原型件，其模具除了有较好的机械性能外，还具有极好的精度和外表光洁度。牌号为100-V3的DirectSteel合金粉末可以快速地被烧结成为钢质硬模，并有较好的机械性能，较高的精度，以及良好的内部构造和外表光洁度。 硬 模.Direct ToolTM法快速制模技

32、术DirectToolTM工艺资料DirectSteel 钢-青铜-镍基混合粉硬 模以DirectSteel合金粉为资料制造的高尔夫球模具及制得的高尔夫球该套模具可以消费两千万个高尔夫球，比传统的模具提高了20%的消费效率。.激光近成型技术激光近成型技术Laser Engineered Net Shaping, LENSTM是将激光熔覆技术和快速原型及制造技术相结合的一种先进的制造技术。该技术由美国圣地亚国家实验室研讨开发，其成型系统主要由激光能源系统、金属粉送进系统和惰性环境维护系统组成。激光近成型技术根本原理是在计算机中生成零件的三维CAD模型，然后将该模型按照一定的厚度分层“切片，即将零

33、件的三维数据信息转换成一系列的二维轮廓信息，再由金属粉送进系统向被激光热能熔化了的在垫板上构成的金属熔池放射金属粉，按照二维轮廓轨迹在堆积垫板上逐层堆积金属粉末资料，光斑分开后金属粉末凝固成型，最终构成致密的三维金属模件。X-Y平面的成型精度为0.05mm，Z向成型精度为0.5mm。硬 模.激光近成型技术激光近成型技术工艺特点加工本钱低，没有前后的加工处置工序；所选熔覆资料广泛，且可以使模具有更长的运用寿命；几乎是一次近成形，资料利用率高；准确定位且面积较小的激光热加工区以及熔池可以得以快速冷却，是LENSTM激光近成型系统最大的特点，一方面可以减少对任务底层的影响，另一方面可以保证所成型的部

34、分有精细的微观组织构造，成型件致密，保证有足够好的强度和韧性。该工艺和激光焊接及激光外表喷涂类似，成型要在由氩气维护的密闭仓中进展。维护气氛系统是为了防止金属粉末在激光成型中发生氧化，降低堆积层的外表张力，提高层与层之间的浸润性，同时有利于提高任务环境的平安。硬 模.激光近成型技术激光近成型技术制模设备与运用硬 模某型号LENSTM成型系统设备 四个金属粉喷嘴放射金属粉且被激光进展熔化的任务现场 .激光近成型技术激光近成型技术制模设备与运用目前LENSTM激光近成型工艺可以成型的资料主要有316不锈钢、镍基耐热合金Inconel625、H13工具钢、钛和钨。LENSTM激光近成型工艺普通用来制

35、造高密度的铸模，以下图是经过LENSTM制造的一些铸模。另外LENSTM工艺也可以对一些金属物件进展修补，例如修补飞机的放射叶片，可以利用激光将金属粉末喷涂在叶片损坏的地方。 硬 模.ExpressToolTM法快速制模技术该制模技术是Hasbro玩具公司与Laser Fare公司协作开发的一种制造具有共形冷却道的镍-铜壳Ni-Cu/CCC模具的技术。它先在原型外表电铸镍壳，然后设置共形冷却道，再电镀铜壳，并浇注背衬而构成的模具。其中心是采用了电铸镍-铜复合壳，以及共形冷却道。此种模具可批量消费注塑件。 硬 模ExpressToolTM法制模工艺流程 原型制造与喷涂用CAD软件设计模型，并用机

36、加工或快速原型方法制造原型，且对原模进展涂覆处置。对原型进展涂覆的目的是使原型可以导电 。.ExpressToolTM法快速制模技术ExpressToolTM法制模工艺流程 续电铸镍层将已涂覆的原型作阴极，镍作阳极，在镍电铸槽中，进展电铸镍壳，如图b所示。当电铸的镍壳足够厚普通为2mm后，从电铸槽中取出原型及仍与其相连的镍壳，并将它们置于清水中冲洗，然后晾干。 设置共形冷却道 置冷却道于镍壳的反面，并弯曲冷却道，以便使其与注塑件的主轮廓外形共形，如图c所示。 电铸铜层 将电铸的镍壳与相连的原模，以及已定位的共形冷却道，置于铜电镀槽中，进展镀铜，这样注射塑料的热量可经过镍壳与铜层，直接传至冷却道

37、，然后经过对流而排出，如图d所示。硬 模.ExpressToolTM法快速制模技术ExpressToolTM法制模工艺流程 续浇注背衬对原型-镍壳-铜层-冷却道构成的组合件加背衬，如图e所示。由于热量可经过镍壳-铜层有效地传至冷却道，所以，背衬资料不用是高导热资料，通常采用低熔点合金或填充铝环氧树脂，后者具有良好的抗压强度，能在24h内快速固化。当注射压力超越70MPa时，可用钢做背衬。取出原型取出原型，将制成的型腔固接于模架中，如图f所示。穿过背衬层铜层镍壳，钻推料孔。装配硬 模.ExpressToolTM法快速制模技术ExpressToolTM工艺特点及运用热导率高镍-铜复合壳的热导率大大

38、高于任何种类的模具钢，因此，能快速冷却，且有更均匀的模温分布。易于设置共形冷却道由于能设置共形冷却道，使模具上的热点数量减少，模面的温度分布与塑料工件的收缩更均匀，诱发的应力小，工件的翘曲变形小，能缩短注塑循环周期。能提高注塑消费率采用镍-铜复合壳与共形冷却道后，与传统机加工的钢模相比，平均能提高注塑消费率约33%。电铸的镍壳精度高电铸能复制0.1m以内的原型特征，几乎可到达零均值收缩。硬 模.ExpressToolTM法快速制模技术ExpressToolTM工艺特点及运用 续 制造周期短制造周期约为传统机加工钢模的1/31/2。 抗腐蚀性能好由于模具外表为电铸镍，与传统模具钢相比，它能更好地

39、抵抗化学腐蚀。 外表质量好电铸镍的组织精细，经过抛光能到达很高的光洁度，可用于成型塑料镜片。 易于修补 模具外表磨损后，可再用电铸的方法进展修补。 根本不受尺寸的限制 硬 模.ExpressToolTM法快速制模技术ExpressToolTM工艺特点及运用 硬 模采用ExpressToolTM工艺制造的手机机壳体模及注塑件 .用SLS方法烧结铸型采用覆膜砂作资料，烧结型壳部分，型腔部分仍为未烧结的粉末，烧结后去除这些粉末1.由CAD软件设计三维模型，并将其转化成STL格式文件，然后将三维模型切片，得到二维截面轮廓，并将其输入到高温激光制造HTLM系统中；2.将硅砂和硅酸盐溶液组成的混合物铺在低

40、碳钢上，运用激光对其烧结，作为基底；3.在这个基底上铺上砂粉，设置适当的烧结参数，按照二维截面轮廓。激光束选择性地烧结砂粉，这样一层一层建立模具；4.将模具浸透硅酸盐溶液，在200温度下，加热2h，以改善模具的强度、外表粗糙度和密度。 为了得到有较好的外表粗糙度的模具，必需选用较细的砂粒和较薄的烧结层厚度。硬 模.基于快速原型的喷涂法金属放射堆积模是根据快速凝固工艺RSP，Papid Solidification Process来得到模具的一种方法。其特点是工艺简单，周期短，型腔及外表精细花纹一次同时构成，省去了传统模具加工中的制图、数控加工和热处置等昂贵、费时的步骤，不需机加工，模具尺寸精度

41、高，本钱低。机械性能较好，消费周期短，模具寿命可达100030000件此法可制造注塑模具和冲压模具，但是为了提高制件的外表质量和机械性能需求进展时效处置，添加了制模时间。硬 模.基于快速原型的喷涂法根本过程在快速原型件外表涂脱模剂金属喷涂：熔融的工具钢或其他合金被压入喷嘴，与高速流动的惰性气体相遇后构成雾状熔滴，它喷向并堆积到放射在经过SLA、SLS或LOM方法制造石蜡、塑料或陶瓷原型上，复制出母样外表构造外形的金属硬壳1.6-6.4mm移除原型，填充金属基复合资料或环氧树脂抛光金属外表，得具有准确金属面、硬背衬的铸模硬 模.基于快速原型的喷涂法根本过程电弧喷涂是将两根待喷金属丝作为自耗性电极

42、，利用两根金属丝端部短路产生的电弧使丝材熔化，用紧缩气体把已熔化的金属雾化成微滴，并使其加速，以很高的速度堆积到基体外表构成涂层。以这种金属涂层作为模具的型腔外表，背衬加固并设置相应的钢构造后就构成了简易的快速经济模具。基于RP原型的电弧喷涂制模工艺流程大致分为如下5个阶段：模型预备模型可由许多资料制成，包括木材、塑料、石膏、橡胶等。模型预备中最重要的是涂抹脱模剂。脱模剂在制模中的作用有两个：首先，它对喷涂到基体上的金属颗粒有粘结作用，否那么金属颗粒将不能结实地吸附在模具外表而易零落；其次，防止金属涂层对模型的过热烧损、变形、粘附，起到隔热、脱模的作用。将脱模剂均匀地涂在模型外表，并使其枯燥成膜。 硬 模.基于快速原型的喷涂法根本过程在模型上喷涂金属待脱模剂枯燥以后，在最正确的喷涂参数情况下，可以开场在模型上喷涂金属，喷涂时应保证使喷枪延续运动，防止涂层过热变形，涂层厚度普通可控制在23mm。制造模具框架假设模具在任务中要遭到内压力或模具必需安装在成型机上任务，模具必需有骨架构造且制成的骨架应带有填料。模具框架