談快速模具制造技術現(xiàn)狀與發(fā)展范文

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摘要：快速模具制造技術作為發(fā)展較為迅速的專業(yè)技術，已經(jīng)被廣泛應用到機械制造行業(yè)之中。特別是隨著計算機技術的不斷發(fā)展、成熟，更是帶動了快速模具制造技術的快速發(fā)展。本文主要是對快速模具制造技術進行研究，概述了快速模具制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀，并且闡述了快速模具制造技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：快速模具制造技術；機械；計算機

快速模具制造技術作為一項系統(tǒng)工程技術，有效融合了信息與控制技術、材料學以及激光技術等，其發(fā)展速度可見一斑[1-3]。自快速模具制造技術誕生以來，已經(jīng)被廣泛應用到航空航天、醫(yī)療、汽車以及加點分制造行業(yè)之中。比如國外知名企業(yè)IBM、福特、豐田、通用等都在積極探索該項技術在工業(yè)生產(chǎn)中的應用，并且對于快速模具制造技術進行科學的設計論證、檢驗、動態(tài)分析以及風洞實驗等，都成功地將快速模具制造技術應用到現(xiàn)實生產(chǎn)力之中，使得企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品更加趨于敏捷化。快速模具制造技術的飛躍式發(fā)展，特別是在快速制造金屬模具的廣泛應用，使得產(chǎn)品的質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)，價格更加低廉，幫助企業(yè)獲得更大經(jīng)濟效益，這也是國內(nèi)外學者、企業(yè)關注的重點。

1機械模具技術的應用現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)模具制造方法存在以下問題：1）模具設計和制造的周期長；2）模具柔性差。傳統(tǒng)模具加工工藝流程如圖1所示。

1.1激光技術激光加工技術被廣泛應用到模具制造行業(yè)之中。例如快速成型以及特殊模具成型等方面，通過激光技術對其進行激光切割、打孔以及刻字等，都可以極大地提高工作效率。但是，不可忽視的是激光技術仍舊存在不同程度缺陷，比如在加工樣品的厚度、產(chǎn)品切割精度以及激光功率等方面，技術仍需要進步進行提升，才能夠應用現(xiàn)實的模具加工之中[4]。

1.2CAD技術隨著計算機技術的不斷發(fā)展，更多的計算機技術也被應用到快速模具制造技術之中。比如在模具設計階段，首先通過設計軟件對模具進行三維建模，依據(jù)模具實際結構進一步優(yōu)化三維模型。三維CAD技術軟件就作為一個較為常用的模型構造軟件，也被模具設計師廣泛使用。這主要是由于三維CAD軟件具有較為逼真的立體顯示效果，模型尺寸、效果的渲染等方面更加容易被編輯，這也極其利于模型設計師進行操作，更易表達出預期的意圖，能夠最大程度地表達出模型的真實面貌及構造。同時，CAD技術也較好地把模型質(zhì)量、體積等相應的物理參數(shù)進行保存，為后期的模型成型分析打下一定基礎。另外，CAD軟件也同樣具備獨立的設計模塊，具備一定模具分型功能。由于具備較為齊全典型模具結構、標準零件庫以及模架庫等功能，對于較為復雜的模具零件同樣也可以自行構建、生成，在操作時較為簡便，大大縮短了構建模具構建時間，極大程度地提升了工作效率[5]。

1.3直接制模技術直接制模技術作為未來模具制造技術的發(fā)展趨勢，與間接制模技術相比較，對CAD信息數(shù)據(jù)的精準度要求更高。直接制造技術主要是把CAD所構建的數(shù)據(jù)模型，直接通過RP系統(tǒng)平臺來應用到實際生產(chǎn)的模具上，繼而制造出相應的模具，該項技術對CAD等數(shù)據(jù)信息要求較高，但是所生成的模具性能、質(zhì)量較與以往模具制造技術更加優(yōu)質(zhì)，其使用壽命同樣可觀。另外，直接制模技術的制造工序更加直接、簡單，也大大縮短了模具制造周期，有效節(jié)省了企業(yè)的時間成本。不過，由于直接制模技術對據(jù)的精準度要求過高，這就導致在現(xiàn)實的工廠生產(chǎn)中該技術難以得到廣泛應用。在現(xiàn)實生產(chǎn)中，可以利用快速成形機來對模具進行加工，其所生產(chǎn)的工件同樣具備較為優(yōu)質(zhì)的性能，模具尺寸和形狀都比較穩(wěn)定，這種快速成形工件也能夠作為模具直接使用[6]。特別是通過PPSF制作的模具工件質(zhì)地堅硬，能夠經(jīng)得起300℃的高溫考驗。如果在工件表面涂覆高分子材料，就可以直接應用到低熔點合金和砂型鑄造木制模工藝中。

1.4三維打印技術三維打印技術主要是利用噴頭噴射出液態(tài)材料來構造三維實體。但是，所采用的液態(tài)材料必須具備一定可塑性，能夠快速形成實體。正是由于這種直接成模技術，其未來應用范圍較為寬廣，但是技術條件仍然不夠成熟，現(xiàn)今多被應用到工業(yè)設計、陶瓷產(chǎn)品、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的制造中。

2我國快速制模技術發(fā)展趨勢

快速制模技術與傳統(tǒng)模具制造相比，優(yōu)勢在于快速制模技術能夠提高產(chǎn)品的開發(fā)速度和生產(chǎn)的柔性化程度，快捷、方便地制作模具，縮短模具制造的周期，降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益優(yōu)[7]。某模具制造公司傳統(tǒng)研發(fā)和快速研發(fā)過程對比如表1所示。

2.1快速成型模具制造應用快速成型模具制造技術主要分為直接法和間接法兩種類型。根據(jù)所制造模具的產(chǎn)品特性，不同的快速成型模具制造方法也被應用到不同場景中，而相對應的制造工藝也是不盡相同，但最終所制造的產(chǎn)品質(zhì)量同樣能得到保證。直接制模技術主要是通過選擇性激光燒結的方式來實現(xiàn)，由此生產(chǎn)出的模具，使用時限較長。但其缺陷是在對模具工件進行燒結時，由于溫度的影響，模具工件會產(chǎn)生不同程度的收縮現(xiàn)象，這種收縮現(xiàn)象至今未能得到有效解決，繼而造成生產(chǎn)出的模具工件精確度不高。對于軟質(zhì)模具而言，由于所采用的軟質(zhì)材料的特殊性，有別于以往使用的鋼制材料，其具有制作周期短、造價成本低的特性，在新產(chǎn)品的開發(fā)初期，常常被應用到市場試運行以及功能檢測等方面，特別是對于所生產(chǎn)的工件品種多、批量小以及改性快等制造模式中。現(xiàn)今，軟質(zhì)模具制造方法主要以樹脂澆注法、硅橡膠澆注法等方法為代表。

2.2一體化隨著社會的不斷發(fā)展與進步，各領域?qū)τ诋a(chǎn)品的要求也是越來越高，這就催化了新的科學技術被廣泛應用到各個行業(yè)之中，以提升產(chǎn)品、工件的性能。模具一體化技術就是這樣的時代產(chǎn)物，其能夠有效整合機械設備、電子技術以及網(wǎng)絡信息技術等技術領域，提高產(chǎn)品工件性能。模具一體化技術不單單包括了技術的創(chuàng)新、融合，還包涵了產(chǎn)品的研究，有效融合其他現(xiàn)今科學技術，應用到模具一體化技術中，繼而來實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升，這就是其“一體化”的最終目的。

2.3模具掃描數(shù)字化系統(tǒng)模具掃描數(shù)字化系統(tǒng)主要是對實體工件或者擁有的模型進行數(shù)字“掃描”，經(jīng)過加工出期望的模型等系列功能，這樣的制造技術大大縮短了模具工件的制造周期。通過對現(xiàn)今的數(shù)控銑床等相關設備進行改造，安裝快速掃描系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)對模具工件的快速采集，并自動生成相應的數(shù)控系統(tǒng)加工程序、CAD數(shù)據(jù)信息等，實現(xiàn)模具制造的“逆向工程”。模具掃描數(shù)字化系統(tǒng)在國內(nèi)的模具制造技術上也是嶄露頭角，只有不斷加大對其進行技術研發(fā)，才能夠在新的模具制造競爭中處于優(yōu)勢[8]，也只有研發(fā)出適合國內(nèi)發(fā)展的制模技術，才能夠有效推進國內(nèi)模具制造技術的快速發(fā)展，提高國內(nèi)企業(yè)在市場綜合實力，助推國民經(jīng)濟快速發(fā)展。

3結論

快速模具制造技術作為近年來才發(fā)展而成的制造技術，對機械制造行業(yè)而言，卻是一個全新的里程碑。其應用范圍不僅僅局限于機械制造行業(yè)，更是被廣泛應用到電子、材料、汽車等領域。比如在汽車行業(yè)中，可以應用到汽車相關零配件的制作。快速模具制造技術也可以高效、精準地制造金屬模具，較大幅度縮短模具的制造時間，直接減少企業(yè)的成本投入。相關研究資料表明，快速模具制造技術被作為21世紀作為重要的技術突破之一。

參考文獻：

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[3]王廣春,趙國群,楊艷.快速成型與快速模具制造技術[J].新技術新工藝,2000(9):30-32.

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[5]王廣春,趙國群,賈玉璽,等.基于RP&M的快速模具制造技術[J].山東大學學報(工學版),2000(2):182-187.

[6]鄒國林.熔融沉積制造精度及快速模具制造技術的研究[D].大連:大連理工大學,2002.

[7]谷諍巍,袁達,張人佶,等.基于RP原型的電弧噴涂快速模具制造技術研究[J].電加工與模具,2003(1):50-52.

[8]李耀華,滿立雙,于麗志.快速模具制造技術的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].科研,2015(24):269.

作者：林銳 單位：福建省福州第一技師學院