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1、金属模具具快速制制造技术术内容摘要要:快速速制模(RT)技术，尤尤其是快快速制造造金属模模具(RRMT)技术能能够使新新产品由由设计迅迅速转变变成高效效、低成成本、优优质的批批量生产产并抢占占市场。虽虽然高速速铣削技技术对RRMT技技术发起起了挑战战，但RRMT技技术在某某些方面面仍具有有机械加加工技术术所无可可比拟的的优势。近近年来可可用于中中、大批批量成型型生产的的耐久性性金属模模具的快快速制造造技术受受到极大大关注。然然而，目目前的耐耐久性金金属模具具，尤其其是大中中型模具具的快速速制造技技术尚不不成熟，这这是快速速制模技技术进一一步发展展并取得得更大经经济效益益需要解解决的关关键所在在
2、。快速制模模(RTT)技术术，尤其其是快速速制造金金属模具具(RMMT)技技术能够够使新产产品由设设计迅速速转变成成高效、低低成本、优优质的批批量生产产并抢占占市场。虽虽然高速速铣削技技术对RRMT技技术发起起了挑战战，但RRMT技技术在某某些方面面仍具有有机械加加工技术术所无可可比拟的的优势。近年来可用于中、大批量成型生产的耐久性金属模具的快速制造技术受到极大关注。然而，目前的耐久性金属模具，尤其是大中型模具的快速制造技术尚不成熟，这是快速制模技术进一步发展并取得更大经济效益需要解决的关键所在。 快速制模技术可分为由RP（快速原型）系统制作的快速原型或由产品原型复制模具的间接法(IRT)，以
3、及由RP系统无模直接制造模具的直接法(DRT)两大类。间接法实际上在RP技术诞生之前就已出现。随着RP技术的诞生而发展起来的直接法，尤其是直接快速制造金属模具的RMT法虽然受到高度关注，但目前由于可成形尺寸范围小，且在精度和材料性能的控制方面尚存在困难，其实用化程度远低于间接法。快速软模制造技术东京大学中川威雄研究室野口裕之开发的“Powder Casting”方法与前者的区别是，先将粉末注入硅胶模内，然后再注入结合剂，经加压、烧结、渗铜等工序后得到不锈钢模具。虽然该方法的精度高于前者，但工艺繁杂，不适于制造大尺寸模具。 3、电铸制模法电铸制模法是一种将快速原型和传统电铸技术相结合的方法，目前
4、已用于高级轿车仪表板的模具制造。以CEMCOM公司的镀镍陶瓷复合材料补强(NCC)工艺为例，其基本过程为：先对RP原型表面进行必要的表面精整或导电处理，然后将原型作为母模（阴极）置放在电铸液(阳极)中，电铸液中的金属离子在得到还原后就会逐层沉积在原型上，从而形成电铸壳体，然后再用陶瓷复合材料对壳体进行补强，之后将原型分离就得到了模具型腔。该工艺的主要优点是复制精度高，可用于注塑、搪塑等塑料模具和压铸模等模具型腔的制造以及电火花成型电极的制造。但是，该方法同时也存在着制造周期长、成本较高，以及必须对污染废液进行处理的缺点。 图1 金金属硬模模熔射制制造技术术的基本本工艺（工工艺2是是对工艺艺1的
5、优优化）4、熔射射制模法法 为了了解决电电铸法存存在的问问题，并并克服原原有熔射射法制造造的低熔熔点合金金模具耐耐久性的的不足，笔笔者在结结合了熔熔射、复复合材料料、铸造造、物理理分离等等技术的的基础上上，成功功地开发发出了一一种由快快速原型型制造表表面带天天然饰纹纹的不锈锈钢或碳碳化钨合合金注塑塑模具或或金属薄薄板成形形模具的的方法。其其基本工工艺过程程如图11所示（工工艺2是是对工艺艺1的优优化）。该该技术的的关键是是开发了了可熔射射的高熔熔点合金金，以及及易于分分离的陶陶瓷型熔熔射原型型。在研研发的过过程中，笔笔者对工工艺1进进行了一一次完善善和优化化而获得得工艺22。这是是因为，工工艺
6、1所所需原型型须由RRP原型型经硅胶胶模两次次复制才才能获得得，由于于工序较较多，使使精度控控制难度度增大，而而工艺22则省去去了1、22两道复复制工序序，可直直接制作作熔射原原型，从从而大大大缩短了了制模周周期、降降低了成成本以及及提高了了制模精精度，尤尤其适于于大中型型金属模模具的快快速、低低成本制制造。工工艺2允允许模具具表面使使用各种种不同硬硬度的合合金，高高的硬度度可达HHRc663，制制成的模模具尺寸寸精度可可达到00.022%，平平均粗糙糙度为00.20.44mm。目目前，该该技术已已获国家家发明专专利并申申请了新新的中国国和国际际发明专专利。用用此技术术制造的的注塑模模具和成成
7、型件如如图2所所示。 图2 aa、b为为熔射法法制造的的摩托车车油箱覆覆盖件不不锈钢模模具；cc为用该该模具注注塑的产产品在20003年99月100133日举行行的第六六届国际际工模具具大会上上，英国国牛津大大学与美美国福特特公司发发表了采采用电弧弧熔射制制造汽车车覆盖件件冲压凸凸模，以以取代原原有数控控机床切切削加工工制模的的工艺的的研究成成果。不不过，该该技术仍仍需先制制作一个个铝质原原型，然然后采用用冷却凝凝固法，将将金属和和结合剂剂混合浆浆料浇注注到箱体体中，在在-400下将将其冷冻冻凝固。经经过去除除水分、高高温处理理的步骤骤，在增增加了强强度之后后，就获获得了陶陶瓷型熔熔射原型型。
8、该技技术采用用了机器器人电弧弧熔射最最佳路径径和冷却却控制方方式，能能够使原原型表面面熔射钢钢壳厚达达2cmm，制模模时间缩缩短到了了原有方方法的11/5，但但制模精精度未见见报道。 快速制制模技术术的发展展前景 快速制制模技术术是在与与传统的的机械加加工制模模技术的的竞争中中产生并并发展起起来的。虽虽然近年年来高速速铣削技技术得到到迅速发发展，其其高达110多万万转/分分的铣削削速度和和良好的的表面精精度已大大大提高高了机械械加工制制模技术术的竞争争力，再再加上电电火花加加工技术术，致使使机械加加工制模模技术成成为快速速制模技技术强大大的竞争争对手。但但是，在在制造表表面带微微细形状状、流道
9、道复杂，以以及具有有梯度功功能材料料和不同同材质表表面的模模具等方方面，快快速制模模技术也也有着机机加工所所无可比比拟的优优势。此此外，快快速制模模技术还还具有能能源消耗耗小、成成材率高高、环境境污染少少等优点点。这是是由于机机械或电电火花等等去除加加工的模模具制造造方法是是将坯料料去除至至需要的的形状，此此过程必必然产生生一定的的废料，而而电铸、熔熔射等方方法则仅仅在模具具表面附附着所需需的模具具材料。若若采用直直接快速速制模法法，则仅仅需逐层层堆积至至必要的的形状即即可。因因此，快快速制模模技术具具有很好好的发展展前景，并并成为了了21世世纪制造造业最为为关注的的制模技技术之一一。 目目前，我我国的汽汽车、家家电、电电子/通通讯、轻轻工等诸诸多行业业新产品品的开发发越来越越离不开开快速制制模技术术。对于于该技术术在我国国的发展展，笔者者认为，我我们的长长远目标标为开发发出具有有原创性性的短流流程、高高精度的的快速制制模所需需的新材材料和新新工艺，以以形成具具有我国国自主知知识产权权的快速速制模核核心技术术。而当当务之急急则是加加大对于于大中型型、复杂杂形状、耐耐久性、高高精度金金属模具具的快速速及低成成本制造造新工艺艺和新材材料的开开发力度度。