模具的快速成型与快速制模技术介绍

第6章模具的快速成型及快速制模技术

6.1快速成型制造技术的基本原理与特点快速成型制造技术的概念快速成型制造技术（RapidPrototyping&Manufacturing，RPM）快速成型（RP）一般来讲多属于堆积成形，通过离散的区域得到堆积的约束、路径及方法，通过材料叠加堆积而形成三维实体模型

快速成型制造技术可实现低成本、高生产率和短周期的生产特点。从设计和工艺的角度出发可以设计形状复杂的零件，无需受时间、成本、可制造性方面的限制

快速成型制造技术的优势：快速成型的特点解决常规机械加工或手工无法解决的问题。快速成型制造技术是多学科、技术的交叉产物，融合了机械工程、材料科学、计算机技术、数控、光学技术等前沿技术快速成型分类（材料分离状态）材料去除成形

材料堆积成形

实体CAD模型Z向分离（分层）层面信息处理层面制造与连接层面全部完成后处理是否快速成形原理图

快速成型的应用特点用于新产品开发；产品的加工不用刀具；应用快速制造模具；不需要前期投入专门工装；在逆向工程（ReverseEngineering）中有着广泛的应用；

设计铸造焊接锻压模具加毛坯

材料分离成形粗加工半精工精加工工件材料堆积成形设计工件样件模具传统加工与快速成形对比快速成型的加工特点效率高；自动化高；非接触；产品形状任意；常用的软件及文件接口：只要有三维实体或曲面造型功能的软件基本上都能满足如：UG、PRO/E、CATIA、MDT等格式要求有通用性如：IGES（IGS）、STEP、STL等6.2快速成形加工的方法光固化立体成形（StereoLithographyApparatus—SLA）

1-激光发生器；2-成形零件；3-光敏树脂；4-液体面；5-刮平器；6-升降台光固化立体成形工艺原理成型原理：光照成型材料：光敏树脂截层厚度：0.04~0.07mm可控精度：0.1mm优缺点：表面质量好，精度较高；应用小件；需要支撑结构；材料有污染叠层实体制造（LaminatedObjectManufacturing——LOM）

1-收纸辊；2-升降工作台；3-加工平面；4-定位装置（切割头）；5-激光器；6热压辊；7-计算机；8-箔材带；9-展开辊叠层实体制造LOM法原理图原理：激光切割材料：金属箔、纸；截层厚度：0.07~0.15mm精度：与切割材质有关优缺点：适合大中型制件；成型速度快；精度不高；材料浪费；废料清理困难选择性激光烧结（SelectedLaserSintering——SLS）原理：激光烧结材料：陶瓷、金属粉等等；截层厚度：0.1~0.2mm优缺点：材料使用广；适合中小型制件；成型效率不高；后处理复杂选择性激光烧结原理图熔融沉积成形（FusedDepositionModeling——FDM）原理：激光热熔材料：塑料丝截层厚度：0.025~0.76mm成型精度：低优缺点：成型速度慢、适合小塑料件、费用低、变形小熔融沉积成形原理图快速速制制模模具具制制造造技技术术的的概概念念和和作作用用快速速成成型型技技术术在在模模具具制制造造中中的的应应用用称称为为快快速速模模具具制制造造技技术术。。同同传传统统的的模模具具制制造造工工艺艺方方法法比比，，它它的的制制造造时时间间为为传传统统工工艺艺的的1/3~1/10，而而成成本本大大概概只只有有1/3~1/5，对对于于模模具具试试制制，，市市场场开开发发有有着着重重要要的的意意义义。。6.3快速速成成形形技技术术在在模模具具制制造造中中的的应应用用快速速制制模模技技术术的的分分类类及及应应用用快速速制制模模技技术术可可以以分分为为直直接接制制模模和和间间接接制制模模，，主主要要应应用用于于塑塑料模模和和金金属属铸铸造造模模的的制制造造快速速制制模模技技术术的的分分类类应应用用图图示示直接接快快速速制制模模技技术术的的工工艺艺方方法法1）利利用用快快速速成成型型技技术术直直接接将将CAD模型型加加工工成成有有一一定定机机械械性性能能要求求的的非非金金属属原原型型（（产产品品））;2)通过过RP技术术将将含含有有粘粘接接剂剂的的金金属属粉粉、、金金属属悬悬浮浮液液、、带带有有金金属离离子子的的塑塑料料丝丝成成形形为为半半成成品品，，再再经经过过粘粘接接剂剂的的去去除除、、渗渗金金属等等后后续续工工艺艺制制造造模模具具;3)直接接以以RP技术术生生产产金金属属模模具具;直接接快快速速制制造造金金属属模模具具的的工工艺艺流流程程准备备模模具具的的三三维维CAD数据据模模型型激光光快快速速成成形形逐层层铺铺粉粉去粉粉去粘粘接接剂剂烧结结冷却却直接接快快速速制制造造金金属属模模具具的的工工艺艺流流程程常用的间间接制模模技术金属喷涂涂法:工艺简单单，周期期短，模模具寿命命硅橡胶模模法:用作试制制和小批批量生产产用注塑塑模，其其寿命短短熔模精铸铸(失蜡铸造造):制件表面面光洁用用于精密密铸造石膏型精精铸型腔腔:铸型有很很好的复复印性和和较好的的表面质量以及及高的尺尺寸精度度，适合合于小批批量零件件、复杂杂形状零零件的整体成成形制造造间接制模模技术制制造环氧氧树脂模模具1）根据实实体构建建三维实实体数字字化模型型，模框框；2）模型的的表面处处理（打打磨）；；3）选择设设计分型型面，保保证制件件能顺利利脱模；；4）分型面面剂原型型面涂抹抹脱模剂剂；5）刷胶胶衣树脂脂；6）浇铸凸凸、凹模模；7）固化，，取出原原型后修修模。6.4电铸模具具6.4.1电铸工艺艺的原理理1-加热器；；2-电铸槽；；3-阳极；4-电铸槽；；5-蒸馏水瓶瓶；6-直流电源源；7-玻璃管；；8-母模；9-搅拌器；；10-温度计；；11-温度控制制器图6.4.1电铸成形形原理电铸原理理与电镀镀的原理理相同几种常用用的电铸铸工艺方方法1）电铸镍镍优优点：表表面质量量好，成成形的机机械强度度和硬度度较高；；缺点：制制造周期期长，成成本高。。2）电铸铜铜优优点：导导电性好好、操作作方便，，成本低低；缺点：机机械强度度和耐磨磨性差，，不耐酸酸，易氧氧化。3）电镀铁铁优优点：成成本低；；缺点：易易腐蚀，，质地松松软。6.4.2电铸成形形的工艺艺特点1）由于与与电镀的的的原理理相当，，因此该该工艺的的金属沉沉积的速速度较慢，制制造周期期相应也也会较长长；2）电铸层层厚度较较薄，而而且易产产生不均均匀，因因而变形形会比较较显著；3）电铸件件与母模模的误差差很小，，表面粗粗糙度相相当；4）可以将将难以常常规加工工的内腔腔转化为为电铸母母模的外外形加工工，降低了加加工难度度；5）由电铸铸获得的的型腔可可满足使使用要求求，一般般不需要要再修整整；6）可用制制品来制制母模，，也可用用