現代快速經濟制造的模具技術(一)

1引言
    隨著經濟的發展,新的技術革命不斷取得新的進展和突破,技術的飛躍發展已經成為推動經濟增長的重要因素。市場經濟的不斷發展,促使工業產品越來越向多品種、小批量、高質量、低成本的方向發展,為了保持和加強產品在市場上的競爭力,產品的開發周期、生產周期越來越短,于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備―模具的要求越來越苛刻。?
    一方面企業為追求規模效益,使得模具向著高速、精密、長壽命方向發展;另一方面企業為了滿足多品種、小批量、產品更新換代快、贏得市場的需要,要求模具向著制造周期短、成本低的快速經濟的方向發展。計算機、激光、電子、新材料、新技術的發展,使得快速經濟制模技術如虎添翼,應用范圍不斷擴大,類型不斷增多,創造的經濟效益和社會效益越來越顯著。
?  2快速經濟模具技術類型?
    快速經濟制模技術與傳統的機械加工相比,具有制模周期短、成本低、精度與壽命又能滿足生產上的使用要求,是綜合經濟效益比較顯著的一類制造模具的技術,概括起來,有以下幾種類別。?
    2.1快速原型制造技術?
    快速原型制造技術簡稱RPM,是80年代后期發展起來的一種新型制造技術。美國、日本、英國、以色列、德國、都推出了自己的商業化產品,并逐漸形成了新型產業。?
    RPM是電腦、激光、光學掃描、先進的新型材料、計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助加工(CAM)、數控(CNC)綜合應用的高新技術。在成型概念上以平面離散、堆積為指導,在控制上以計算機和數控為基礎,以大柔性為總體目標。它摒棄了傳統的機械加工方法,對制造業的變革是一個重大的突破,利用RPM技術可以直接或間接地快速制模,該技術已被汽車、航空、家電、船舶、醫療、模具等行業廣泛應用。下面簡述一下目前已經商業化的幾種典型快速成型工藝。?
2.1.1激光立體光刻技術(SLA)?
    SLA技術是交計算機CAD造型系統獲得制品的三維模型,通過微機控制激光,按著確定的軌跡,對液態的光敏樹脂進行逐層掃描,使被掃描區層層固化,連成一體,形成終的三維實體,再經過有關的終硬化打光等后處量,形成制件或模具。?
激光立體光刻技術主要特點是可成型任意復雜形狀,成型精度高,仿真性強,材料利用率高,性能可靠,性能價格比較高。適合產品外型評估、功能實驗、快速制造電極和各種快速經濟模具。但該技術所用的設備和光敏樹脂價格昂貴,使其成本較高。?
2.1.2疊層輪廓制造技術(LOM)?
    LOM技術是通過計算機的三維模型,利用激光選擇性地對其分層切片,將得到的各層截面輪廓層層粘結,終疊加成三維實體產品。其工藝特點是成型速度快,成型材料便宜、成本低,因無相變,故無熱應力、收縮、膨脹、翹曲等,所以形狀與盡寸精度穩定,但成型后廢料塊剝離較費事,特別是復雜件內部的廢料剝離。該工藝適用于航空、汽車等和中體積較大制件的制作。?
2.1.3激光粉末選區燒結成型技術(SLS)?
    SLS技術是將計算機的三維模型通過分層軟件將其分層,在計算機控制下,使激光束依據分層的切片截面信息對粉末逐層掃描,掃描到的粉末燒結固化(聚合、燒結、粘結、化學反應等),層層疊加,堆積成三維實體制件。?該技術大特點是能同時用幾種不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蠟、尼龍、ABS、鑄造砂)制造一個零件。?
2.1.4熔融沉積成型技術(FDM)?
    FDM技術是由計算機控制可擠出熔融狀態材料的噴嘴,根據CAD產品模型分層軟件確定的幾何信息,擠出半流動狀態的熱塑材料沉積固化成精確的實際制件薄層?,自下而上層層堆積成一個三維實體,可直接做模具或產品。?
2.1.5三維印刷成型技術(3D-P)?
    3D-P技術用微機控制一個連續噴墨印刷頭,依據分層軟件逐層選擇性地在粉末層上沉積液體粘結材料,終由順序印刷的二維層堆積成一個三維實體,猶如不使用激光的快速制模技術。該技術主要應用在金屬陶瓷復合材料的多孔陶瓷預成型件上,其目標是由CAD產品模型直接生產模具或功能性制作。