淺析快速成形技術(shù)在鑄造模具制造中的應(yīng)用

王宏偉 宮韜

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，當(dāng)前制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈。企業(yè)為了保持活力，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和其領(lǐng)先的產(chǎn)品性能?？焖俪尚渭夹g(shù)是一項(xiàng)集精密機(jī)械堯數(shù)控堯材料科學(xué)堯激光技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為一體的新型制造技術(shù)?？焖俪尚渭夹g(shù)的應(yīng)用，不但能夠有效的克服模具復(fù)雜性所帶來(lái)的負(fù)面影響，也能讓制造模具的成本及周期得到顯著的降低。對(duì)此本文探討分析了快速成形技術(shù)在鑄造模具制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：快速形成技術(shù);鑄造模具;工藝原理

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，當(dāng)前制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈。現(xiàn)代企業(yè)需要在最短的時(shí)間內(nèi)把自己的產(chǎn)品投放到市場(chǎng)中去，從而增強(qiáng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，提高自己的經(jīng)濟(jì)效益。而相關(guān)模具的開(kāi)發(fā)時(shí)間比較長(zhǎng)，制約了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，所以必須加強(qiáng)對(duì)相關(guān)模具的研發(fā)力度。

一、快速形成技術(shù)（RP）的基本概念

快速形成技術(shù)（RapidPrototyping，RP）也被稱為是快速原型制造技術(shù)，是一種在材料堆積法的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種高新技術(shù)，能夠最大限度的滿足現(xiàn)代企業(yè)的相關(guān)要求。RPM集CAD以及機(jī)械類的工程技術(shù)于一身，可以非常精確以及快速的將設(shè)計(jì)的思想轉(zhuǎn)變成零件，為零件的制造提供低成本、高效率的保證。RP技術(shù)可以將更多的時(shí)間用于相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及完善上面，從而能夠在設(shè)計(jì)的過(guò)程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，解決問(wèn)題，尤其能夠解決模具生產(chǎn)的腳步跟不上產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需要等問(wèn)題。

二、快速形成技術(shù)（RP）的基本特點(diǎn)

RP技術(shù)的出現(xiàn)改變了比較傳統(tǒng)的模具加工方法，RP有著以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：其一，制造速度比較快;其二，性能比較穩(wěn)定;其三，適應(yīng)市場(chǎng)的速度比較快。另外，RP技術(shù)的相關(guān)形成方式與復(fù)雜的零件沒(méi)有直接的關(guān)系，可以用于比較復(fù)雜的零件制造中。另外，鑄造的工藝本身有著制造成本比較低，工藝活比較繁多，另外不受逐漸的大小以及形狀的限制。所以，從上述幾個(gè)方面來(lái)看，RP技術(shù)是復(fù)雜零件的主要解決辦法之一。

就目前的技術(shù)水平來(lái)看，比較快速的成形方法一般有以下幾種：其一，SLA（立體平板應(yīng)刷成形方法）;其二，LOM（分層實(shí)體制造成形方法）;其三，SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）;其四，F(xiàn)DM（融化成積成形方法）。SLA（立體平板應(yīng)刷成形方法）的方法主要是通過(guò)紫外的波長(zhǎng)來(lái)對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行全方位以及多角度的掃描，讓液態(tài)光敏樹(shù)脂產(chǎn)生一系列的聚合反應(yīng)，在固化之后形成了一種三維的結(jié)構(gòu)組織。LOM（分層實(shí)體制造成形方法）主要是通過(guò)激光束的照射從而能夠在單面上涂敷一層比較敏感的材料，在到達(dá)一定的溫度之后生成實(shí)體形狀。SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）主要采用的是燒結(jié)好的粉末，在此基礎(chǔ)上生成原型。

三、快速成形技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

（一）鑄造金屬模

1.間接制造金屬模具

所謂間接制造金屬模具，即是通過(guò)“RPM”的應(yīng)用，首先制造出過(guò)渡模，然后通過(guò)一系列的加工工序來(lái)獲得相應(yīng)的模型。從目前的情況來(lái)看，我國(guó)模具領(lǐng)域中，主要具有兩種常見(jiàn)的簡(jiǎn)介制造金屬模具方法：一是通過(guò)熔模制造法來(lái)制造鋼模。在采用熔模制造法進(jìn)行鋼模的制造過(guò)程中，我們需要對(duì)兩種情況進(jìn)行充分的考慮，即單件鋼鐵型腔的制作與多件鋼鐵型腔的制作，這兩者在制作的方法上并不完全相同。

2.直接制造金屬模具

直接沉積成形與直接制作鑄造型殼并滲金屬填實(shí)，是直接制造金屬模具的兩種主要手段。首先，是直接沉積成形。其方法能夠通過(guò)選域激光燒結(jié)技術(shù)的采用來(lái)在青銅粉末內(nèi)直接將不銹鋼粉末包裹進(jìn)行燒結(jié)。這種方法不但能夠讓制件的強(qiáng)度問(wèn)題得以解決，也能夠真正的滿足制件的精度實(shí)際要求，但缺點(diǎn)是工藝較為復(fù)雜。其次，是直接制作鑄造型殼、滲金屬。“SLS”所制作的金屬模具通常都會(huì)具有多孔性的結(jié)構(gòu)，因此可以通過(guò)滲入金屬液方法的采用來(lái)對(duì)其加以填實(shí)，最終形成金屬模具。

（二）消失模

消失模主要采用的是SLS的新工藝方法來(lái)構(gòu)建出原型，在經(jīng)過(guò)燒結(jié)方法的處理之后，可以制造出消失模，從而制造出生產(chǎn)金屬的相關(guān)鑄件。在此方法來(lái)看，其主要攻克的方向是金屬的流動(dòng)性能以及鑄件的質(zhì)量，降低燒結(jié)體密度。在氣化的生產(chǎn)工藝過(guò)程中。利用好傳統(tǒng)的聚苯乙烯，把與蠟像比較好的敏感度以及氣化溶解度合理的融合起來(lái)。此模具有著以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：其一，表面的質(zhì)量好;其二，雜質(zhì)較少;其三，燒結(jié)體的強(qiáng)度高。另外，在經(jīng)過(guò)拋光技術(shù)處理之后，在表面上的鍍層可以有效的消除氣孔，從而比較明顯的提高尺寸的形狀以及質(zhì)量，并且將不銹鋼等材料的鑄造變得更為高質(zhì)量化。

（三）木模

木模的制造過(guò)程一般采取傳統(tǒng)的手工藝，因此制作時(shí)間較長(zhǎng)，精確度較低，相對(duì)一些比較復(fù)雜的鑄件來(lái)說(shuō)，木模的制造過(guò)程太過(guò)于困難，而且制造此模具的師傅需要經(jīng)過(guò)很多年時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)累積，才能夠制造出一個(gè)比較好的模具?，F(xiàn)代企業(yè)主要利用的是SLA以及LOM（的方式方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工藝鑄造。

四、快速成型制模技術(shù)的應(yīng)用

（一）在汽車(chē)工業(yè)中

在汽車(chē)行業(yè)，覆蓋總的特點(diǎn)是院材料薄，尺寸大，形狀復(fù)雜，表面質(zhì)量高。一個(gè)由身體最有個(gè)性和改變面板，加工制造，模具投資大，風(fēng)險(xiǎn)大，成本高，周期長(zhǎng)。制造的快速模具制造方法是由華中科技大學(xué)開(kāi)發(fā)，噴涂高熔點(diǎn)合金，具有模具精度高，表面質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)耐用，模具尺寸的限制，產(chǎn)品可以形成批量的特點(diǎn)，對(duì)中國(guó)汽車(chē)，摩托車(chē)覆蓋件模具的生產(chǎn)潛力。此外，快速模具制造技術(shù)制造，也可以用在汽車(chē)，摩托車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸蓋和內(nèi)部的其他部分。

（二）在航空航天工業(yè)中

在航空航天工業(yè)，如模型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體泵樣機(jī)零部件的制造，與傳統(tǒng)的硬加工法加工的產(chǎn)品，必須通過(guò)模具原型。據(jù)估計(jì)，8個(gè)月的開(kāi)放時(shí)間，至少300000元的費(fèi)用。用快速成型方法制成的塑料產(chǎn)品樣品為模板，將硅模具。凹模固定在標(biāo)準(zhǔn)模具，澆注硅橡膠等待12～20h，待完全固化硅橡膠沿預(yù)定的分模線割一刀劃開(kāi)，對(duì)砂型鑄造，泵殼鑄件合格件可在2個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)完成，必要的加工之后，就可以安裝運(yùn)行。試驗(yàn)全期是原來(lái)方法的2/3，成本節(jié)約3/4。

五、結(jié)束語(yǔ)

總之，作為一種具有廣泛應(yīng)用前景、且在不斷完善的高新技術(shù)，快速成形技術(shù)必然會(huì)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈而越來(lái)越被各個(gè)企業(yè)所應(yīng)用。它的應(yīng)用，對(duì)于企業(yè)的發(fā)展而言，必然將起到關(guān)鍵性的作用，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，作為一門(mén)多類學(xué)科交叉的專業(yè)技術(shù)，快速成形技術(shù)的發(fā)展也會(huì)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)、技術(shù)的發(fā)展起到一個(gè)助推的作用。

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