快速模具設計與制造技術研究

路媛媛

（湖北工業大學工程技術學院，湖北 武漢 430068）

隨著現代社會發展速度越來越迅猛，我國產品市場的競爭也是越來越激烈，而怎樣才能搶做市場的“領軍者”，減少產品開發與上市的時間，目前已經成為每個廠家都需要面臨并有待于去解決的一個重要問題。但是，現在的產品開發流程還是相對較為復雜的，因此從產品研究開發到生產上市所用的時間也相對較長。如果能在產品開發與制造的過程當中縮短時間、減少成本，那么就能夠提升廠家的核心競爭力，在市場競爭中會對廠家有非常大的幫助。為順應時代的發展要求，快速模具制造技術也因此應運而生了。在快速模具的制造技術當中蘊含了材料、控制以及信息等多項先進的科學技術，因此，快速模具制造技術是整個制造技術發展的綜合與集成。快速模具制造技術在推行后，就迅速被應用到了軍事、航空以及汽車等多個領域，并為這些領域的產品設計與制造提供了快速便捷的通道。

1 快速模具制造技術的概念與分類

1.1 快速模具制造技術的概念

快速模具制造技術，就是通過采用快速成型技術運用一些直接或者間接的方法對所需要的模具進行準確、快速制造的過程。經過了近些年來的不斷發展，現在已經形成了很多種新類型的快速模具制造技術。快速模具制造技術是在計算機輔助設計模型的基礎上研究出來的，它不依賴于任何輔助性的加工工具，在具體操作及應用的過程中，該技術不僅能夠保證產品生產與制造的精準度，同時還能夠有效減少為產品設計與生產時間，從而使產品的生產成本也能得到有效降低。

1.2 快速模具制造技術的分類

快速模具制造技術在應用過程中，可以分為直接制模法和間接制模法兩種方法。

1.2.1 直接制模法

直接制模法指的是直接運用原型機械制造出能夠進行大量生產的型芯及模型，而后再對模型或者是型芯進一步處理與加工，這樣就能使制造出來的模具更具精準度且性能也可以相對更好些，使模具或型芯直接用于廠家的批量生產。這種直接制模法一般都應用于金屬等相關材料的模具制造方面。

直接制模法由于可以發揮原型技術的速度，而且這種制模技術的操作過程相對較為簡單，尤其是要對那些形狀復雜并需要冷卻的系統零件，直接制模技術更是有著不可替代的優勢。雖然直接制模法的優點相對較多，但是在精準度方面以及模具性能方面都存在較大的難度，而且對于模具的尺度也會有一定的影響和限制。本文介紹了4種快速成型的制模技術，分別為：

（1）光固化快速成型工藝技術

采用這種技術直接制造出來的樹脂模具，具有很強的柔韌性，一般規模較小的塑料零部件模具的批量生產都采用這種工藝技術。

（2）疊層制造技術

運用這項技術時，要配用特殊紙材才可以制造紙質模具。制造出來的模具與木模具相比具有的強度是一樣的，而且耐磨性也比較強，采用這種制造技術不但可以應用于小規模的批量生產，而且由于它具有良好的精準度與強度，還能夠適用于大型的木模制造。

（3）選擇性激光燒結快速成型工藝技術

這種工藝技術的主要優勢在于可以采用樹脂和金屬粉等材料進行直接制模。

（4）融化沉積技術

這種制模方法是通過噴頭將流動的材料按照模具的路徑沉積在規定的位置凝結成型，再分層沉積，最后凝結成完整的模具。

1.2.2 間接制模法

這種方法根據量產原型機械，首先制造產品的外部形狀，然后再對原型件進行翻制，最后得到大批量的相同模具。間接制模法與直接制模法相比較，在制作過程中結合了原型技術與翻制技術，因此能夠更好地把握模具的性能以及精準度，從而使產品的成本能夠得到有效控制和降低。這種制模法一般適用于金屬樹脂、硅膠及噴涂模等，用這種制模方法可以生產出硬質模具和軟質模具，具體如下：

（1）硬質模具

這種模具使用的是鋼質材料，快速制造這種模具的方法一般有陶瓷精密制模法和熔模制模法兩種。

（2）軟質模具

這種模具使用的材料一般都是軟物質，例如樹脂、鋁以及硅膠等等，這些材料的成本相對較低，而且周期較短，因此主要適用于航空及軍事領域的單件或者是小批量的產品制造，同時它也適用于一些種類較多以及更新速度較快的一些現代產品制造中。

2 快速模具的主要特點

與傳統模具相比，快速模具具有時間短、精準度高以及成本低的特點。完成傳統模具的制造一般要花費60天～90天的時間，在制造較為復雜的模具時，制作工序所花費的時間還要再增加，一些不能借助輔助刀具加工的部位，還需要通過計算機數控機床進行加工，所以說傳統的制造模具加工過程需要較長的時間才能完成。而快速模具主要是以原型件為基礎，加工時一般只需要用幾個小時的時間就可以了，加上脫蠟的過程，大概花費4天左右的時間就可以了。因此，快速模具技術可以大大縮短模具的加工時間。

傳統模具在制造及加工過程中，由于會用到一些輔助刀具，會對刀具產生磨損，因此需要對已經磨損的刀具進行多次更換和安裝，這樣對于模具的精準度就會產生影響。而快速模具制造，只需對不同溫度差下的材料收縮度進行掌控，就可以在加工時實現對精準度地控制了。

傳統模具在制造過程中需要用到電極以及刀具，會產生大量的廢料也會有一定的損耗，因此制造的成本相對較大。而快速模具在制造過程中是不需要借助任何的輔助工具的，因此也不會產生廢料和消耗，因此制造模具時所需的成本也相對較低。

3 快速模具制造技術的應用研究

目前，很多廠家應用快速模具制造技術的主要目的就是為了減少產品開發與生產的時間。然而，快速模具制造技術雖然已經取得了較為明顯的成果，但是不能滿足工業化生產的需求。因此要擴大快速模具制造技術的使用范圍及領域。目前快速模具使用的材料是傳統材料，但由于快速模具制造屬于新類型的生產形式，因此日后這項技術的發展方向會側重于新的工藝技術或是采用新模具材料，從而能夠開發出強度更高的金屬模具，使成本在現有的基礎上得到更大程度的降低，同時，產品的生產時間也將會大大縮短。除此之外，模具制造的精準度也應該再有所提高。

結語

目前，我國的快速模具制造技術已被廣泛應用于各類模具制造加工及生產中，它在很大程度上降低了成本，縮短了產品開發與生產的時間，使生產效率得到明顯提高，為產品能夠更早進入市場提供了更好的保證。綜上所述，應用快速模具制造技術，不僅符合當代市場快速發展規律的需求，同時又能夠為企業創造出更大的經濟效益。