傳統(tǒng)制造業(yè)的戰(zhàn)略是規(guī)模效益第一，二十世紀(jì)八十年代提出價(jià)格和質(zhì)量第一螺煞，九十年代以來(lái)，已發(fā)展為市場(chǎng)響應(yīng)第一。在制造業(yè)日趨國(guó)際化的狀況下碳胳，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和減少開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品投資風(fēng)險(xiǎn)勇蝙，成為企業(yè)賴以生存的關(guān)鍵。近年來(lái)挨约，制造業(yè)市場(chǎng)的制造戰(zhàn)略重點(diǎn)正在發(fā)生從成本與質(zhì)量到時(shí)間與響應(yīng)的重大轉(zhuǎn)移味混。快速將多樣化的產(chǎn)品推向市場(chǎng)是制造商把握市場(chǎng)先機(jī)而求生存的重要保障诫惭，快速響應(yīng)制造已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)翁锡，應(yīng)運(yùn)而生的快速成形/快速制模/快速制造技術(shù)為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力提供了一種先進(jìn)的手段。該技術(shù)是基于材料累加成形的一種高新制造技術(shù),被認(rèn)為是20世紀(jì)制造領(lǐng)域的一次革命性突破夕土，可制造注塑模馆衔、壓鑄模、沖壓模等各類精密復(fù)雜模具怨绣，目前已廣范應(yīng)用于汽車角溃、航空航天、船舶篮撑、家電减细、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療锯忱、建筑常籍、工藝品制作以及兒童玩具等領(lǐng)域，并且隨著這一技術(shù)本身的不斷發(fā)展和完善闰妓，其應(yīng)用范圍將不斷拓廣锨圣。

　　在汽車、家電制造業(yè)中过腰，模具成形零件占到了制造工時(shí)的50％～70％骗采。模具制造是制約我國(guó)汽車、家電橄看、輕工等行業(yè)發(fā)展的瓶頸和關(guān)鍵词趾，隨著快速成型軟硬件設(shè)備與快速成型材料的不斷發(fā)展和完善，快速原型件的強(qiáng)度和精度得到不斷的提高硅跌，快速成型技術(shù)已經(jīng)逐漸地深入到快速模具制造領(lǐng)域审陌，基于快速成型方法制造各類簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)快速模具已成為RP&M應(yīng)用的熱點(diǎn)問(wèn)題。

　　一闲涕、模具快速制造

　　雖然快速成形技術(shù)問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng),但由于它對(duì)制造業(yè)帶來(lái)的巨大效益使得這一技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛疤格，特別是給模具的設(shè)計(jì)與制造帶來(lái)了一次飛躍∑侍海快速原型技術(shù)可精確制作模具的型心和型腔圾笨，也可直接用于注射過(guò)程制作塑料樣件，以便發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的錯(cuò)誤。由于快速原型制造這一新技術(shù)的應(yīng)用,使模具的設(shè)計(jì)與制造逐步趨向于數(shù)字化擂达、快速化土铺，使模具制造在縮短周期，降低成本的進(jìn)程中板鬓，大大前進(jìn)了一步悲敷。

　　快速制模技術(shù)大都是依據(jù)快速成型制作的實(shí)體模型即樣模(母模)采用拷貝方式(如金屬噴涂、電鍍俭令、復(fù)合材料澆注镀迂、精鑄等)來(lái)快速制造模具主要工作零件(凸、凹幕秸幔或模腔探遵、模芯)的，其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的1/5～1/10妓柜，而成本卻僅為其1/3～1/5箱季。

　　根據(jù)模具材料、生產(chǎn)成本寸纠、RP原型的材料雳雄、生產(chǎn)批量、模具的精度要求已開(kāi)發(fā)出多種多樣的工藝方法帮课。目前的快速制模方法大致有間接制模法和直接制模法匙久，基于RP快速制造模具的方法多為間接制模法。依據(jù)材質(zhì)不同八泡，間接制模法生產(chǎn)出來(lái)的模具有軟模趾马、橋模和硬模。軟模(softtooling)通常指的是硅橡膠模具锚揍。用SLA毁察、FDM、LOM或SLS等技術(shù)制作的原型防养，再翻成硅橡膠模具后尚染，向模中灌注雙組份的聚氨酯，固化后即得到所需的零件按辱。橋模(bridgetooling)通常指的是可直接進(jìn)行注塑生產(chǎn)的環(huán)氧樹(shù)脂模具逗柴。采用環(huán)氧樹(shù)脂模具與傳統(tǒng)注塑模具相比，成本只有傳統(tǒng)方法的幾分之一顿肺，生產(chǎn)周期也大大減少戏溺。模具壽命不及鋼模，但比硅膠模高挟冠，可達(dá)1000～5000件于购，可滿足中小批量生產(chǎn)的需要。硬模(hardtooling)通常指的就是鋼質(zhì)模具知染，即用間接方式制造金屬模具和用快速成形直接加工金屬模具肋僧。

　　快速制模技術(shù)制模周期短、工藝簡(jiǎn)單控淡、易于推廣嫌吠、制模成本低、精度和壽命能滿足某種特定的功能需要掺炭，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好辫诅，是一種快捷、方便涧狮、實(shí)用的模具制造技術(shù)炕矮，特別適用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試制、工藝驗(yàn)證和功能驗(yàn)證以及多品種小批量生產(chǎn)刹越。

　　企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇堡它，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期要求越來(lái)越短，為快速制模技術(shù)提供了發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展空間靡循。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展衍醒，快速制模技術(shù)越來(lái)越受到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商和模具界廣泛重視，對(duì)其研究正方興未艾铣滥，新的技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)父驮，呈現(xiàn)出生機(jī)勃勃的發(fā)展趨勢(shì)，有著強(qiáng)大的生命力肃萍。

　　二涎瓜、注塑模快速制造技術(shù)—金屬噴涂制模法

　　1股航、金屬噴涂制模法簡(jiǎn)介

　　金屬噴涂制模法是將快速原型與熱噴涂孽倒、快速凝固等方法相結(jié)合的間接制模法，其工藝是將熔融或半熔融的金屬顆粒噴射到通過(guò)SLA泪桥、SLS或LOM方法制造的原型上救鲤，生成金屬薄層，然后補(bǔ)強(qiáng)背襯并除去原型后得到模具產(chǎn)品秩冈。目前有兩種形式本缠，即霧化噴射法（快速凝固工藝RSP）、噴涂法入问。當(dāng)模具要求的壽命在3000件以下時(shí)丹锹，一般采用以RP原型作母模，將低熔點(diǎn)的熔化金屬（如鋅鋁合金）充分霧化后以一定的速度噴射到母模的表面芬失，形成模具型腔表面楣黍，充填背襯復(fù)合材料匾灶，制作鋅鋁合金軟模具。

　　金屬噴涂制模法以樣模為標(biāo)準(zhǔn)租漂，模具型腔尺寸阶女、幾何精度完全取決于樣模，型腔表面及其精細(xì)花紋一次同時(shí)形成哩治，故制模速度快秃踩，制造周期短，模具壽命長(zhǎng)扫矾，成本低酿萄，僅為數(shù)控法加工鋼模的1/3-1/5。模具表面光潔度好勘浇，工藝簡(jiǎn)單吮炕，設(shè)備要求低蕉堰，比較適合于注射成型模爹窥、壓鑄模穆垦、板料壓延模的快速制造。

　　2项请、金屬噴涂制模法工序

　　金屬噴涂制模的工序大致可分為五個(gè)步驟：

　》呈ⅰ（1）模型準(zhǔn)備

　　模型可由許多材料制成，包括塑料肚轴、石膏紧邑、橡膠、木材等稠还。首先建立三維模型伞缺，然后對(duì)其進(jìn)行分層切片，并由快速成型機(jī)制作出樣模叁丧。模型準(zhǔn)備中最重要的是清理模型表面和涂抹脫模劑啤誊。

　　（2）金屬噴涂模型

　　脫模劑干燥后拥娄，選擇最佳的噴涂參數(shù)蚊锹，即可開(kāi)始在模具上噴涂金屬，噴涂時(shí)應(yīng)保證使噴槍連續(xù)運(yùn)動(dòng)稚瘾，防止涂層過(guò)熱變形牡昆，涂層厚度一般可控制在2～3mm。

　√贰（3）制作模具框架

　　如果模具在工作中要受到內(nèi)壓力或模具必須安裝在成型機(jī)上工作丢烘，模具必須有骨架結(jié)構(gòu)且制成的骨架應(yīng)帶有填料。

　⌒┙贰（4）澆注模具的填充材料

　　應(yīng)使填充材料具有較高的熱導(dǎo)率和較低的凝固收縮率以及較高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性能播瞳。一般選擇的填充材料為環(huán)氧樹(shù)脂與鋁粉掸刊、鋁顆粒等金屬粉末的混合物。

　∮摇（5）脫模及模具型腔表面拋光處理

　　脫模后要把殘留在金屬涂層表面的脫模劑清洗干凈忧侧，然后再根據(jù)不同的需要，對(duì)模具進(jìn)行拋光等后期制作近振。

　　（6）組裝試模

　　3烂锤、噴涂設(shè)備與噴涂材料

　　金屬電弧噴涂工作系統(tǒng)一般由噴涂電源暴遂、送絲機(jī)構(gòu)、噴槍和壓縮氣體等系統(tǒng)組成架暗。XDP-5型電弧噴涂設(shè)備工作穩(wěn)定可靠粘伊，使用維護(hù)方便，能勝任繁重的噴涂工作约粒，其基本參數(shù)為：

　　電源電壓：380V

　　額定輸入容量：12KVA

　　額定電流：300A

　　壓縮空氣使用壓力：0.6Mpa

　　壓縮空氣消耗量：1.6～2m3/min

　　送絲速度：0～4.8m/min

　　用于電弧噴涂制模的材料惠翼，在滿足低熔點(diǎn)、低收縮率的情況下侨直，應(yīng)盡可能具有較好的力學(xué)性能和較致密的涂層組織支摹。目前市場(chǎng)提供的電弧噴涂用絲材有鋁、鋅靠婴、銅代郊、鎳、不銹鋼杀餐、鋁青銅干发、巴氏合金、復(fù)合絲等許多品種史翘。但高熔點(diǎn)金屬枉长，如鋼、鎳琼讽、銅等在噴涂時(shí)涂層收縮率必峰、熱應(yīng)力、孔隙率都比較大钻蹬，涂層易開(kāi)裂自点、翹曲、剝落脉让，所以目前只有低熔點(diǎn)的鋅桂敛、鋁絲材適合用于模具制造。

　　三溅潜、金屬噴涂快速制造注塑模技術(shù)的應(yīng)用范例與發(fā)展

　　金屬噴涂方法制造的模具特別適于生產(chǎn)反應(yīng)注塑成型工藝中的聚氨酯零部件的生產(chǎn)术唬，廣泛用于塑料加工中的反應(yīng)注塑成型薪伏、吹塑成型、結(jié)構(gòu)發(fā)泡以及其它一些注塑成型等工藝中避扎，如汽車制造中可以用來(lái)生產(chǎn)駕駛盤疯蓄、汽車儀表盤、座墊咬跷、頭部靠墊猩镰、阻流板、汽車內(nèi)飾頂蓬等演避，在輕工業(yè)中則可以用來(lái)制造聚氨酯鞋底等氨鹤，金屬噴涂快速模具較硅橡膠快速模具的壽命要長(zhǎng)，可以應(yīng)用在注塑機(jī)上進(jìn)行小批量的制品生產(chǎn)偶咸。在應(yīng)用注塑工藝時(shí)應(yīng)考慮到低熔點(diǎn)合金金屬噴涂型腔的性能以及模具的壽命極限何煞。為防止模具過(guò)早損壞，注射壓力不宜過(guò)高殊泼，但也必須保證制品能夠成形的最小注射壓力柿患，否則會(huì)產(chǎn)生注不滿的現(xiàn)象。

　　金屬噴涂注塑模具的成功應(yīng)用范例：

　　1.花盆底座注塑模具

　　如果用傳統(tǒng)的電火花加工的方法码日，其成本約在4000～5000元之間森枪，制作時(shí)間約在一個(gè)月左右，而用電弧噴涂快速制模方法來(lái)制作审孽，其費(fèi)用約為1100元左右疲恢，工時(shí)為60h左右。這也正是電弧噴涂快速模具制造得到廣泛重視的原因之一瓷胧。

　　花盆底座注塑模具制作加工工序：機(jī)加工噴涂用底板→凹模型腔殼體噴涂前準(zhǔn)備→噴涂凹模金屬殼體→環(huán)氧樹(shù)脂和鋁粉配置與填充→環(huán)氧樹(shù)脂固化→噴涂母模表面清理→噴涂凸模金屬殼體→環(huán)氧樹(shù)脂和鋁粉配置與填充→環(huán)氧樹(shù)脂固化→凸显拳、凹模分離與模具表面清理→機(jī)加工模具零件→組裝試模。

　　2.滴灌用滴頭快速模具

　　國(guó)家節(jié)水灌溉中心的滴灌用滴頭快速模具是通過(guò)制作滴頭RP模型搓萧，采用金屬噴涂制模法制造鋅鋁合金軟模具杂数，注射成型1000件滴頭產(chǎn)品，用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉試驗(yàn)瘸洛。國(guó)家節(jié)水灌溉中心以RP&M原型作母模來(lái)翻制滴灌用滴頭模具揍移，發(fā)揮了快速成型制造技術(shù)的優(yōu)越性，快速地實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品的試制反肋，含RP原型那伐，制作生產(chǎn)周期為僅為2周。

　　3石蔗、愛(ài)達(dá)荷注塑模具

　　美國(guó)愛(ài)達(dá)荷國(guó)家工程與環(huán)境試驗(yàn)中心采用快速凝固工藝即RSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了注塑模具的快速經(jīng)濟(jì)制造披滑。該方法采用快速原型技術(shù)制作的樣件作為母體樣板，通過(guò)噴涂到母體樣板的金屬或合金熔滴的沉積制造模具轮拼。

　　工藝過(guò)程為：熔融的工具鋼或其它合金被壓入噴嘴羹卷，與高速流動(dòng)的隋性氣體相遇而形成直徑約0.05mm的霧狀熔滴安芋，噴向并沉積到母體樣板上，復(fù)制出母樣的表面結(jié)構(gòu)形狀淀胞，借助脫模劑使沉積形成的鋼制模具與母樣分離售芳，即可快速制出所需模具。

　　最近两军，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院先進(jìn)制造技術(shù)研究所成功采用“電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術(shù)”進(jìn)行轎車新車型開(kāi)發(fā)中大型沖壓模具快速制造肿犁，該技術(shù)集成了快速原型、電弧噴涂和電刷鍍等技術(shù)备秋，采用電弧噴涂工藝在模具母模表面快速沉積一層致密的低熔點(diǎn)金屬薄殼整空，從而制作出模具的型腔；在填充適當(dāng)?shù)谋骋r材料并脫模后畏帖，利用電刷鍍技術(shù)在模具工作表面刷鍍強(qiáng)化涂層拢掷，進(jìn)而完成模具的快速制造丁恭。

　　利用該技術(shù)與設(shè)備曹动，結(jié)合快速原型制造技術(shù)和高速數(shù)控加工技術(shù)，可以低成本高效率地進(jìn)行大型牲览、精密墓陈、復(fù)雜以及長(zhǎng)壽命模具的快速制造。

　　采用電弧噴涂和電刷鍍一體化模具制造技術(shù)制造覆蓋件模具第献，成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工鋼模具的1/10贡必，制造周期為后者的1/4～1/5，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀庸毫，非常適合于新車型開(kāi)發(fā)中的樣車試制和小批量生產(chǎn)仔拟。該技術(shù)也可以用于注塑模具快速制造。

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