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快速成形技术的快速模具制造技术

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基于快速成形技术的快速模具制造技术一、引言 近 10 年来,制造业市场环境发生了巨大的变化,迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。因此,产品的快速开发技术将成为赢得 21 世纪制造业市场的关键 快速成形技术(以下简称 RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术,它采纳离散堆积原理,将所设计物体的 CAD 模型转化成实物样件。由于 RP 技术采纳将三维形体转化为二维平面分层制造的原理,对物体构成复杂性不敏感,因此物体越复杂越能表达它的优越性。 以 RP 为技术支撑的快速模具制造 RT(Rapid Tooling)也正是为了缩短新产品开发周期,早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而开展起来的新型制造技术。由于产品开发与制造技术的进步,以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向,使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。例如,汽车、家电、计算机等产品,采纳快速模具制造技术制模,制作周期为传统模具制造的 1/3~1/10,生产本钱仅为 1/3~1/5。所以,工业兴旺国家已将 RP/RT 作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要讨论课题和制造业核心技术之一,我国也已开始了快速制造业的讨论与开发应用工作。二、基于 RPM 的快速模具制造方法 模具是制造业必不可少的手段,其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。传统制作模具的方法是:对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工,得到所需模具的形状和尺寸。这种方法既费时又费钱,特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具,往往造价数十万元以上,制作周期长达数月甚至一年。而基于 RPM 技术的 RT 直接或间接制作模具,使模具的制造时间大大缩短而本钱却大大降低。 1. 用快速成形机直接制作模具 由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性,因此快速成形件可直接用作模具。例如,Stratasys 公司 TITAN 快速成形机的 PPSF 制件坚如硬木,可承受300℃高温,经外表处理(如喷涂清漆,高分子材料或金属)后可用作砂型铸造木模、低熔点合金铸造模、试制用注塑模以及熔模铸造的压型。当用作砂形铸造的木模时,它可用来重复制作 50~100 件砂型。作为蜡模的成型模时,它可用来重复注射 100 件以上的蜡模。用 FDM 快速成形机的 ABS 工件能选择性地融合包裹热塑性粘结剂的金属粉,构成模具的半成品,烧结金属粉并在孔隙渗入...

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