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现代快速模具制造技术及其应用
2013年7期目录
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　　摘要：在二十世纪后半期，快速成形与制造技术被看做是制造领域中最为重大的进展之一，这种融合了激光技术、材料科学和信息控制技术的新型技术模式，经过多年的发展之后已经在汽车、家电、航空、医疗等多个不同的领域得到了广泛的应用，并成功的实现了面向市场的产品造型设计敏捷化控制，这为高效、低成本和优质的批量生产工作奠定了坚实的基础。本文以此为视角，对现代快速模具制造技术及其应用问题进行了系统的研究，得出了一些结论，希望这些结论能够在一定程度上指导实践。 中国论文网 /8/view-4285627.htm　　关键词：现代快速模具；制造技术；应用 　　中图分类号：TG76 文献标识码：A 　　在经历了工业化大生产之后，世界经济的发展模式已经发生了重大的变化。尤其是在现代科学技术的冲击下，产品之间的竞争变得日趋激烈，在这种情况下，企业之间的竞争已经超越了产品本身，而是要能够通过快速响应的方式及时的满足市场与用户的需求[1]。因此，传统的产品生产模式逐渐的受到了威胁，大批量的生产过程逐渐的向具有灵活和易变性的柔性生产方向转变，能够进行快速反应能力的中、小批量的生产方式开始更受欢迎。而为了实现这一点，就需要企业寻求更加快速的模具制造技术。在经过了近多年的努力之后，快速模具新技术应运而生，根据模具的用途不同，快速制模可以分为以下几种类型：金属铸造模的快速制造、塑料注射模的快速制造、钣金成型模的快速制造、电火花成型电极的快速制造等。快速制模的制造周期相对较短、成本更为低廉、经济效益也就更高，并且在精度与使用寿命方面能够满足更为严格的生产要求。因此，在二十世纪后半期，快速成形与制造技术被看做是制造领域中最为重大的进展之一，这种融合了激光技术、材料科学和信息控制技术的新型技术模式，经过多年的发展之后已经在汽车、家电、航空、医疗等多个不同的领域得到了广泛的应用，并成功的实现了面向市场的产品造型设计敏捷化控制，这为高效、低成本和优质的批量生产工作奠定了坚实的基础。本文以此为视角，对现代快速模具制造技术及其应用问题进行了系统的研究，得出了一些结论，希望这些结论能够在一定程度上指导实践。 　　1 直接快速模具和间接快速模具技术及其比较 　　对直接快速模具制造来说，指的是通过对不同类型快速原型技术的应用，直接制造出模具本身，接下来再进行一些必要的后续处理工作，比如机加工等，目的在于获得模具所规定的机械性能与尺寸精度以及表面粗糙度等[2]。在目前情况下，可以直接制造金属模具的工艺较多，主要涉及到激光选区烧结、三维打印以及形状沉积制造与三维焊接等。但是，即便这种直接快速模具的制造技术具有其独特的特征，比如制造过程相对简单，能够更加充分的发挥制造技术的优势，尤其在和计算机技术相结合之后，能够更加快速的完成对模具的制造。可是，不容怀疑的是，这种新的模具制造技术在模具精度与性能控制方面却显得较为困难，加之其需要特殊的后处理设备和工艺，这就使得制造成本相对较大，而模具的尺寸也会受到一定的限制。而与此相对应，通过间接的方式进行快速模具制造就显得更具优势，在这种制造技术之中，使快速原型技术和传统的模具翻制技术结合在了一起，在模具的制造过程中能够将已经成熟的翻制技术应用其中，模具的多样性能够得到全方位的体现，比如能够依照不同的制造要求在不同复杂程度与成本的工艺的要求下，对模具的精度和表面质量以及机械性能和使用寿命等进行有效的控制，此外，这一工艺或者技术还能够最大限度的满足经济性的要求，制造成本更低，在目前的工业界，间接快速模具制造技术得到了更为广泛的应用。 　　2 快速模具制造技术的应用领域 　　2.1 在军事领域中的应用 　　对于快速成型和制造技术来说，其优点是十分明显的，不但适用面广而且制造柔性较高。在军事领域中，能够在经过一段时间的加工之后，其经济性与加工设备方面的优越性能够体现出来。比如，依照瓦片的快速原型能够翻制出石墨电极研磨研具用砂轮，还可以通过砂轮在石墨电极研磨机上研磨出瓦片的石墨电极，或者通过瓦片石墨电极加工瓦片精铸模具等[3]。因此，从整个瓦片的快速制造过程来讲，研具用砂轮制造、石墨电极成型以及研磨等是能够达到基本的要求的。 　　2.2 在汽车工业领域的应用 　　在汽车工业领域，汽车覆盖件的材料较薄，尺寸较大，而且形状特殊，对表面质量的要求相对较高。将快速模具制造技术应用其中，可以对覆盖件进行特别的设计，传统的通过数控铣进行的机加工制造不但投资较大、风险更高，并且其生产周期相对较长。而基于快速模具制造的熔射高熔点合金的快速制造模具技术，不但制模的精度更高，表面质量更好，所生产出来的产品还可以形成批量生产的能力，对于占领市场是具有较强的竞争力的。 　　2.3 在航空航天领域中的应用 　　在航空航天领域中，快速模具制造技术得到了充分的运用。比如在新型火箭发动机泵壳原型件的制造过程中，通过传统机加工的方法是难以完成加工工作的，而通过快速模具成型技术之后，能够按照要求制作相关的塑料样件，而模具母模可以通过翻制硅胶模定型，在把母模固定在铝标准模框中之后，再浇入事先配好的硅橡胶，通过12-20h的静置之后，再把母模取出。经过两个月的制造之后，一件合格的泵壳铸件就会产生并进行装机运行[4]。 　　3 快速模具制造技术的发展瓶颈与发展趋势 　　3.1 快速模具制造的发展瓶颈 　　（1）直接法进行比较之后发现，以快速原型与铸造、喷涂等工艺相结合的间接模具快速制造方法在实用方面具有明显的优势，可是由于工序的增加，精度就变得十分难以控制，这就使得快速模具制造的优势无法得到充分的体现；（2）在采用电铸和喷涂法等方法进行原型表面壳型制造工艺的过程中，导热性与界面相结合的问题会对模具的寿命与生产过程造成负面的影响；（3）对直接快速模具制造方法来说，具有一定的发展瓶颈，比如在表面和尺寸精度方面，或者在力学性能、模具种类和模具成本以及模具大小等方面，无法全面的满足模具的工艺要求。 　　3.2 快速模具制造的发展趋势 　　（1）金属壳体与树脂或者陶瓷背衬等相结合的间接快速模具的使用范围与性能在使用的过程中往往会受到一定的限制，因此，可以选择材质灵活度较高的铸造方法，通过制造全金属材质的注射和冲压以及压铸等主导模具的方式，使其得到迅速的发展；（2）对直接快速模具制造来说，因为不需要一些中间工序，因此在表面与尺寸精度以及力学性能与模具种类等方面，会得到一定的改善，其成本也会因此得到一定程度的降低[5]；（3）对快速模具制造而言，其主要目的在于能够对产品进行快速的开发和制作，而为了将传统制造工艺得到进一步的发展，应该进一步的扩大快速模具的使用范围，这样能够进一步的降低快速模具的制造成本；（4）在目前情况下，快速模具制造一般都通过传统模具材料进行，因为快速制模是作为一种新工艺出现的，因此，针对其特征能够开发出更加新型的模具材料与成型工艺，这会成为今后的一个重点研究方向。 　　4 结束语 　　在当今社会，多品种、小批量生产的时代已经来临，企业的生产过程也被要求在模具使用方面能够使生产的产品快速的占领市场，获得更加及时的竞争优势。在这一过程中，快速模具制造技术得到了越来越多人们的广泛关注，其中的原因是十分简单的，那就是这种新的技术或者制造工艺更为简单，并且生产周期短，成本较低，这种新的模具制造技术将会得到越来越广泛的应用。 　　参考文献 　　[1]李庆，吴亚兰. 快速模具技术在现代制造技术中的应用[J]. 机械工程师，2009（11）：47-48. 　　[2]刘洪军，李亚敏，曹驰. 快速模具制造技术分析与发展趋势[J]. 模具工业，2010（3）：63-66. 　　[3]张海鸥. 快速模具制造技术的现状及其发展趋势[J]. 模具技术，2000（6）：84-89. 　　[4]颜永年，张人佶，单忠德，卢清萍. 快速模具技术的最新进展及其发展趋势[J]. 航空制造技术，2009（2）：17-21. 　　[5]范君艳，李卫平，苏海，徐人平. 决速模具制造技术的应用研究[J]. 昆明理工大学学报，2001（8）：59-63.
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