关于直接快速金属模具的工艺方法及特点的综述
摘要：快速成形技术在模具制造中已经得到了较为广泛的研究，这里综述了直接快速金属模具的工艺方法及特点，包括选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积制造(FDM)以及金属丝材熔焊成形技术，最后展望了快速成形技术在模具制造中的广阔的应用前景。
关键字：快速成形技术, 模具制造, 选择性激光烧结, 熔融沉积制造, 金属丝材熔焊成形技术
Overview on the process and characteristics about the direct rapid
prototyping of metal mold
Abstract:The rapid prototyping technology has been widely studied in mold manufacturing，here reviewed the process and characteristics about the directrapid prototyping of metal mold, Include the selective laser sintering technology，the fused deposition modeling and the metal wire welding forming. Finally, here prospect the future applications of the rapid prototyping technology in mold manufacturing.
Key words: rapid prototyping technology，mold manufacturing，the selective laser sintering technology，fused deposition modeling，metal wire welding forming
前言
快速成型RP( Rapid Prototyping )技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一种崭新的制造技术。它突破了传统的材料变形成形和去除成形工艺方法机械加工的许多限制，采用材料逐渐增长的原理，可在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出形状十分复杂的三维实体模型或零件，可有效地降低产品开发周期。因而被认为是近二十年来制造技术领域的一次重大突破。
快速成型RP( Rapid Prototyping )技术的出现对于促进企业产品创新, 缩短新产品开发周期起到了积极的推动作用。但是, 快速成型制件由于受所用材料性能的限制, 并不能够完全应用于工程实际,因此出现了将快速成型应用于模具加工的技术, 这种新型技术简称为快速模具RT ( Rapid Tooling)技术[ 1，2]。快速模具技术融合了快速成型技术、高分子材料应用、快速翻制工艺等新技术和新工艺, 可以快速并低成本地制造模具。RT 技术既不同于传统的模腔内成型方式, 即受
迫成型, 如铸、锻、挤压等；也不同于毛坯切削成型, 即去除成型, 如车、铣、钻等, 而是一种基于离散堆积成型思想的数字化成型技术。
RT技术带来了模具制造业的革命。采用传统的模具加工方法, 制造周期长且成本高,难以适应市场的急速变化。快速成型配合传统制模技术不仅适合单件小批的模具快速制造, 而且能适应各种复杂的模具快速制造,可精确地制作出模具的型芯和型腔,可直接用于注射过程制作塑料样件,以便发现和纠正出现的错误。运用RT 技术与采用传统的数控加工制造模具相比,其生产周期缩短1/3-1/10, 制造费用降低1/3-1/5。
1.快速模具概况
目前的快速模具制造(RT)技术主要集中在两大研究方向[3-4]:一是直接快速制模DRT(Direct Rapid Too ling),即用SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模具；二是间接快速制模IRT(Indirect Rapid Too ling),即用快速成型件作母模或过渡模具,再按传统的模具制造方法来制造模具[5]。快速模具制造的工艺流程如图1所示。
2.直接制模与直接快速成型金属模具
直接制模是用选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积制造(FDM)、叠层实体制造(LOM) 、金属丝材熔焊成形技术等快速成型工艺直接制造树脂模、陶瓷模和金属模等模具。其优点是制模工艺简单、精度较高且工期短,缺点是单件模具成本较高,适合于样件试制。
在以上几种直接制模工艺中，选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积制造(FDM)与金属丝材熔焊成形技术可用来直接快速成型金属模具，下面将分别介绍。
图1 基于快速成型的快速模具制造
2.1 选择性激光烧结(SLS)工艺直接快速成型金属模具
作为快速原型技术之一的选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术已被用来制造模型、制件、模具等工业用品和生活用品。选择性激光烧结(SLS)是采用激光有选择地逐层烧结固体粉末，叠加生成预定形状的三维实体零件的一种快速成形制造方法。其又可称为选区激光烧结。作为快速模具制造技术的一种加工手段，它在模具制造业更是得到青睐，所制造的模具类型主要有：熔模、消失模、精铸模及型芯等铸造用模具，以及注射模、压铸模等金属钢质模具。制造的模具种类与它所采用的成型材料、成型设备等关键技术有关，如成型材料为石蜡粉、塑料(PS、ABS)粉，模具类型为熔模；成型材料为聚苯乙烯粉、聚碳酸脂粉，模具类型为消失模；成型材料为陶瓷粉，模具类型为精铸模；成型材料为覆膜钢粉、合金粉末，模具类型为注射模等。
在应用SLS技术制造的模具中有一类为金属钢质模具，它的特点是材料为金属，具有很高的强度、硬度和使用寿命，在生产中被大量采用，此类诸如注射模、压铸模、冲压模等类型。由于这类模具的成型对象和工作条件不同，模具的结构和性能要求相差也很大。如注射模的工作温度不高，对模具的强度要求也不太高，但对模具型腔表面的硬度和表面质量要求却很高，要光洁、耐磨、耐腐蚀；压铸模的工作温度高，瞬间压力大，要抗高温下的氧化与腐蚀、抗龟裂，对模具和模具型腔的强度、表面硬度和质量要求都很高；冲压模一般在常温下工作，但对模具的强度、硬度、耐磨性、韧性要求都很高。由此可以看出，不同的钢模具在应用SLS技术制造时很多方面都会有所不同，在这些钢模具中，以注射模等制造塑料制品的模具，工作温度为150～250℃，压力为40～150MPa，强度要求并不高，对材料自身的力学性能要求相对低些，降低了零件制造过程中的难度，最先有可能在应用SLS技术制作金属钢模具领域取得突破，获得成功。因此，国内外在该研究领域所采取的步骤策略一般为先易后难，先对注射模的制造获得成功取得经验后，再向其他金属模具扩展延伸。至目前为止，应用选择性激光烧结技术制造金属钢模具的研究已经有了注射模和压铸模。
现将选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术快速成型金属模具的方法及其特点作一介绍，以便更好地了解这一技术。
2.1.1 SLS工艺直接成型金属模具的工艺方法
选择性激光烧结(SLS) 工艺可以采用树脂、陶瓷和金属粉未等多种材料直接制造模具和铸件。其原理为：首先由CAD产生零件模型，再用专用的分层切片软件将零件模型处理成一系列的截面层，获得各截面的形状，作为激光束进行扫描的轨迹，激光束沿该轨迹有选择地烧结各层粉末材料，使固化的部分层层叠加，当一层烧结完后,工作台降下1层的高度, 铺下1层的粉末,再进行第2层的扫描,新烧结的一层牢固地粘结在前一层上,如此重复,最后烧结出与CAD 模型对应的三维实体。其整个工艺过程包括CAD模型的建立和数据处理阶段、铺粉阶段、烧结阶段以及后处理等[6]。
应用SLS技术制造金属模具主要分为两种方法：一类为间接金属粉末激光烧结制模法；另一类为直接金属粉末激光烧结制模法。
（1）间接金属粉末激光烧结制模法
间接金属粉末激光烧结制模法即用SLS工艺烧结用黏结剂包裹的金属粉末，黏结剂熔化后将金属粉末粘接在一起形成半成品，再将半成品升温烧结，黏结剂气化并被去除得到钢骨架半成品，再对黏结剂气化后留下的空隙进行金属熔渗处理得到成型模具型腔零件。这种制模方法的优点是对成型设备的激光器功率要求低，只要使黏结剂熔化就可，目前市面上大多数成型设备的激光器功率为50W，都可以满足此类方法的功率要求。其缺点是工艺过程相对复杂，用SLS工艺烧结出的半成品，还须在一定的条件下完成后面的工序烧结和渗金属等程序，成型后的模具零件力学性能也不是很好，表面硬度低，精度相对低，成型效果受到各工序的影响。可以用机械加工的方法来进行弥补，模具耐用度不高，寿命达几百件至几万件[7,8]，只相当于用传统工艺加工的模具寿命的五十分之一。
（2）直接金属粉末激光烧结制模法
直接金属粉末激光烧结制模法即用SLS工艺烧结纯金属粉末使其熔化粘接在一起形成模具型腔零件，再向其渗入适量树脂，以减少零件内部的孔隙，提高其的抗拉和弯曲强度。这种方法工艺简单，但对SLS技术提出了更高的要求，设备方面需要大功率的成型设备以使被烧结的金属粉末熔化，还须研制适宜烧结成型的金属粉末材料。用这种方法获得的模具零件力学性能好，表面硬度高，质量好，精度好，寿命达几百件至几千万件[7]，接近用传统工艺制造的模具工作性能，而且适应范围广泛的各种金属钢质模具的制造，是公认的在金属制造领域SLS最有
前途的一项技术，受到国内外许多研究单位的关注和重视，并因而对此展开了各项研究。
2.1.2 SLS工艺直接成型金属模具工艺的特点
在金属钢模具的制造中，制造成本高、制造周期长是很普遍的现象，特别是型腔、型芯类关键零部件，往往成为整个模具生产制造的关键，它的制造工艺也成为制造周期、制造成本、模具质量、使用寿命等的主要影响因素。在传统模具制造工艺中，由于它的生产工序多且复杂，所需制造设备的类型也很多，锻、刨、铣、车、镗、磨，包括较先进的数控、电火花和精密雕刻等等加工技术都能用得上，是集各种加工技术综合应用的一个领域，尽管如此，一些复杂型腔的制造仍感觉很困难，还得借助其他特殊方法。
选择性激光烧结制作金属钢模具技术的出现，恰好弥补了这一缺陷，它的优势在于只需用SLS设备和相应的金属粉末材料在较短的时间内制造出形状复杂的型腔零件，总的制造成本下降了，是一种快速价廉的模具制造方法。特别是新产品的开发试制、产品改型等以快、变为主要特点的试制用生产模具的制造尤其适用，再就是形状较复杂的模具型腔零件，采用该技术其制造工艺的周期就大为缩短，对竞争激烈的模具制造业来说，为迅速地抢占市场、赢得商机提供了先进的制造工艺和加工手段。
（1）优点
1)成形过程与零件复杂程度无关，是真正的自由制造，这是传统方法无法比拟的。SLS与其他RP不同，不需要预先制作支架，未烧结的松散粉末作了自然支架。SLS可以成形几乎任意几何形状的零件，对具有复杂内部结构的零件特别有效。
2)生产周期短，开发成本相对较低。从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时，整个生产过程数字化，可随时修正、随时制造。这一特点使其特别适合于新产品的开发。
3)与传统加工工艺方法相结合，可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件加工等功能，为传统制造方法注入新的活力。
4)材料范围宽，任何受热粘结的粉末材料都有被用作SLS原材料的可能性。材料无浪费，末烧结的粉末可重复使用。
5)应用面广。由于成形材料的多样化，使得SLS适合于多种应用领域，如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、铸造型壳和型芯等。
（2）缺点
1) 成型结构疏松、多孔,且有内应力,制件易变形；
2) 生成金属模具的后处理较难,难以保证制件的尺寸精度；
3) 在成型过程中,需对整个截面进行扫描,所以成型时间较长。
2.2 金属丝材熔焊成形技术直接快速成型金属模具
美国肯塔基大学和英国诺丁汉大学的学者较早地采用了电弧热熔融金属丝材直接成形金属零件的方法。他们均采用熔化极气体保护焊的方法构建了试验平台，并对基于弧焊的直接金属成形方法的扫描工艺、温度控制、应力及变形问题进行了研究。采用熔化极气体保护焊堆积成形时，金属丝作为电弧的一个电极跟随焊炬一起运动，设备结构简单，加工过程的运动控制容易实现。但熔化极气体保护焊的工艺控制和熔滴过渡比较复杂，成形过程中的电弧飞溅难以避免，成形件表面质量和成形精度不好。
基于弧焊的直接金属成形方法是先进的CAD技术与现有成熟焊接技术有机结合的产物，与其他RP技术相比，它提供了一种相对低成本的快速制造金属零件和金属模具的技术。在金属堆积方面，有多种成熟高效的焊接工艺方法可供选择，并且强度及其他性能可以满足使用要求。因此，一旦成形的若干关键问题能得到解决，其应用前景将十分广阔。
2.3 熔融沉积制造(FDM)技术直接快速成型金属模具
虽然采用粉末材料熔融沉积制造(FDM)技术可以直接获得净成形的金属零件，但其设备成本高昂，限制了该技术在直接快速成型金属模具方面的推广使用，该技术目前主要用于军工等特殊领域。
结束语
金属模具制造技术在模具制造业中处于关键地位, 快速金属模具制造技术的开发研究倍受关注。目前快速金属模具制造技术面临的关键问题和发展趋势集中在以下方面：
（1）由于快速软模及陶瓷等模具的使用范围受到限制, 压铸、注塑、冲压等主导模具的金属模快速制造是RT技术努力的方向。
（2）间接制模法与直接制模法相比, 虽然在实用化方面占优势, 但因工序较
多, 受材料性质及制造环境的影响, 精度控制难度大。开发尺寸稳定性好的制模材料、减少制模工序是提高间接制模法精度的关键。
（3）直接制模法在表面精度、尺寸精度及综合力学性能等方面仍难满足需要高精度、高表面质量的耐久模具制造要求, 且受成本、尺寸规格限制。低成本且适用于精细加工,将是提高直接制模法的实用性、材料适应性和表面精度的有效方法。
（4）快速制模法与高速铣削加工相比, 在表面精细的复杂形状和难以省去电火花加工工序的金属模具制造方面占有优势。模具表面精细复杂花纹直接成型将是RT 技术的未来发展方向。
参考文献
[1] 徐顺利.快速成型的生产工艺及关键技术[J] .制造业自动化, 2000,22(8):4-5.
[2] 兰红波,洪军,丁玉成.快速成型/模具网络化制造服务平台的研究现状及其发展趋势[J].制造业自动化,2003,25(3):1-4.
[3] 彭观明,边炳传.面向注塑行业的网络化模具快速设计系统开发[J].制造业自动化, 2010,32(3):111-114.
[4] 唐红梅,杨明忠,张青.基于ERP的快速模具制造系统设计[J].机械研究与应用, 2005,18(6):15-16.
[5] 贾吉林,张昌明.基于RP的快速模具制造技术的应用研究[J].机械设计与制造, 2009(9):235-236.
[6] 潘琰峰，沈以赴，顾冬冬，等．选择性激光烧结技术的发展现状[J]．工具技术，2004，38(6)：3-7．
[7] 王广春．快速原型技术及其应用[M]．北京：化学工业出版社，2006．
[8] 董祥忠．特种成型与制模技术[M].北京：化学工业出版社，2007．
快速成形技术的快速模具制造技术(doc 6)
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，它采用离散堆积原理，将所设计物体的CAD模型转化成实物样件。由于RP技术采用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体现它的优越性。 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、小批量产品而发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，采用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，生产成本仅为1/3～1/5。所以，工业发达国家已将RP/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究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研究与开发应用工作。 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成本却大大降低。 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30 0℃高温，经表面处理(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第二种金属（铝）从而制作成金属模。
1、20世纪80年代末期出现了快速成形技术，它涉及CAD/CAM技术、数据处理技术、材料技术、激光技术和计算机软件技术等，是各种高技术的综合。 2、快速成形主要的成形工艺有四种：液态光敏聚合物选择性固化（SLA）、薄型材料选择性切割（LOM）、粉末材料选择性激光烧结（SLS）、丝状材料选择性熔融沉积。 3、快速成形技术、数字原型技术和虚拟原型技术一起，都是产品创新和快速开发的重要手段，他们已成为先进制造技术群的重要组成部分。 4、快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除式”加工法，而采用全新的“添加式”加工法。 5、快速成形不必采用传统的加工机床和模具，快速成形建立产品样品或模具的时间和成本中有传统加工方法的10%-30%和20%-35%。 6、三维模型的构造，计算机在描述实体时常用的四种方法：构造实体几何法（CSG）、边界表达法（B-rep）、参量表达法、单元表达法。 7、模型输出常用的文件格式有多种，常用的有IGES、HPGL、STEP、DXF、STL等。 8、IGES是大多数CAD系统采用的一种美国标准，可以支持不同文件格式间的转换。 9、HPGL是HP公司开发的一种用来控制自动绘图机的语言格式，它以被广泛地接受，成为一项事项标准。这种表达格式的基本构成是描述图形的矢量，用X和Y坐标来表示矢量的起点和终点，以及绘图笔相应的抬起或放下。一些快速成型系统也用HPGL来驱动它们的成形头。10、STEP是一种正在逐步国际标准化的产品数据交换标准。目前，典型的CAD系统都能输出STEP格式文件，有些快速成形技术的研究者正试图借助STEP格式，不经STL格式的转换，直接对三维CAD模型进行切片处理，以便提高快速成形的精度。 11、DXF是用于AutoCAD输出的一种格式 12、STL格式是快速成形系统经常采用的一种格式 13、常用的扫描机有传统的坐标测量机、激光扫描机、零件断层扫描机、CT扫描机、磁共振扫描机等。 14、STL文件格式的规则有：共定点规则、取向规则、取值规则、充满规则 15、迄今为止，在国际市场上出现了很多与逆向工程相关的，主要有Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD和RapidForm四大软件。 16、Geomagic Studio主要包括Quality、Shape、Wrape、Decimate、Capture五个模块。 17、RP 扫描填充方式发展到现在，主要有以下几种方式：单向扫描，多向扫描，十字网格扫描，Z 字型扫描和沿截面轮廓偏置扫描等。 18、快速成型的全过程包括三个阶段：前处理、自由成型、后处理。 19、光固化成型工艺中用来刮去每层多余树脂的装置是刮刀。 20、用于FDM的支撑的类型为：水溶性支撑和易剥离性支撑 21、快速成型技术建立在新材料技术、计算机技术、激光技术和数控技术四大技术之上的。 22、叠层实体制造工艺涂布工艺包括涂布形状和涂布厚度 叠层实体制造工艺常用激光器为 CO2激光器 四种成型工艺不需要激光系统的是 FDM。四种成型工艺不需要支撑结构系统的是 SLS 光固化成型工艺树脂发生收缩的原因主要是树脂固化收缩和热胀冷缩。 就制备工件尺寸相比较，四种成型工艺制备尺寸最大的是 LOM SLS周期长是因为有预热段和后冷却时间。（√）SLA过程有后固化工艺，后固化时间比一次固化时间短。（×）SLS工作室的气氛一般为氧气气氛。（×）SLS在预热时，要将材料加热到熔点以下。（√）LOM胶涂布到纸上时，涂布厚度厚一点效果会更好。（×） FDM中要将材料加热到其熔点以上，加热的设备主要是喷头。（√）FDM一般不需要支撑结构。（×） LOM生产相同的产品速度比光固化速度要快。（√）RP技术比传统的切
快速模具制造技术的现状及其发展趋势 发表时间：2019-07-02T16:34:38.163Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：区礼炳[导读] 摘要：快速模具制造技术作为一项系统工程技术，有效融合了信息与控制技术、材料学以及激光技术等，其发展速度可见一斑。 佛山市尊朗机械设备有限公司广东佛山 528000摘要：快速模具制造技术作为一项系统工程技术，有效融合了信息与控制技术、材料学以及激光技术等，其发展速度可见一斑。自快速模具制造技术诞生以来，已经被广泛应用到航空航天、医疗、汽车以及加点分制造行业之中。快速模具制造技术的飞跃式发展，特别是在快速制造金属模具的广泛应用，使得产品的质量更加优质，价格更加低廉，帮助企业获得更大经济效益，这也是国内外学者、企业关注 的重点。对于此，本文对快速模具制造技术的现状及其发展趋势展开探讨。 关键词：快速模具制造技术；现状分析；发展趋势 1快速模具制造技术概述快速成型技术是自20世纪末开始发展出的一项具有非常重要意义的制造技术，该技术主要是由激光技术、驱动技术、CAD/CAM技术、数控技术、新型材料所构成，该技术自应用以来，在机械制造企业的产品创新、产品开发等方面都起着非常关键性的作用，虽然工作人员在使用该技术时所采用的制作原材料之间会存在着一定的差异性，但是技术应用中所体现出的主要工作原理均是由分层制作、逐层叠加的方式来完成的，从数学的层面上来说，该技术原理与数据的积分过程有着异曲同工之处，从宏观的角度上来说，该技术的应用形式与3D打印技术相似。该技术在实际应用中的特征主要体现在成型快、适用性强、制作周期短、操作简便、集成性高等等。快速模具制造作为新型制造技术，对制造行业具有极大促进作用。该技术应用范围较为广泛，既能用于汽车制造业，又能生产家电器材。模具制造技术，能提高制造效率，创造企业价值。 2快速模具制造技术模具制作 2.1软质模具 软质模具主要是由一些软性材料制作而成，适用于产品数量为50-5000左右的生产企业，市场上常见的软性材料有环氧树脂、锌合金、硅橡胶、低熔点合金、铝金属等等，该类型的模具在使用过程中具有成本低廉、周期短等优势，而工作人员在使用快速成型技术来制作软质模型时主要会使用以下方法：第一，硅橡胶法，通过该方法所制造的硅橡胶模具不仅有良好的弹性，同时还可以在模具上制作一些非常精美的纹路，但是该类模具的适用性不强；第二，树脂法，当模具的需求量非常大时，工作人员可以使用树脂材料作为模具的制作原材料，并且通过合理地使用快速成型技术中原型压铸的方式来高效率地完成该类型模具的批量制作；第三，金属法，工作人员使用该方法进行模具制作时，通常以RP8d为原型，并且在此基础上将金属合金均匀地喷涂于模型的外表面，并且将模具的制作原材料快速地填入模具内，完成金属模具的制作，该方法的优势在于操作简便、一次成型、制作周期短、耐磨性强等等；第四，电铸法，该模具制作法与上述我们所提到的金属喷涂法相类似，电铸法主要是利用电化学的基本原理，将PR8d圆形的外表面通过电解沉淀的方式进行模具的制作，通过该方法制作而成的模具具有均匀性强、精度高等优势。 2.2硬质模具 与软质模具相对应的则是硬质模具，适用于产品数量规模较大的产品生产企业，市场上常见的硬质模具通常为钢模具，工作人员在使用快速成型技术进行硬质模具的生产制造时，通常会使用以下方法：第一，电火花法，该方法主要是指工作人员将BPM作为模具的圆形，同时将EDM作为连接模具的电源，通过电火花的方式对模具进行加工制造，然后再合理地使用三维砂轮以及石墨电极的方式对该模具进行细节上的处理，最终完成整个钢模具的制作；第二，熔模法，该方法主要适用于钢模具的批量制造，以RPM原型作为母版通过软蜡熔模的方式实现钢模具的精密复制；第三，陶瓷法，对于一些数量较少的模具批量铸造生产企业，工作人员便可以使用陶瓷法进行模具的制作生产，依然以RPM为模板原型，将陶瓷砂浆作为模板制作的原材料，通过焙烧的方式对陶瓷砂浆进行固化处理，以此来完成模板的制作。 3我国快速制模技术发展趋势快速制模技术与传统模具制造相比，优势在于快速制模技术能够提高产品的开发速度和生产的柔性化程度，快捷、方便地制作模具，缩短模具制造的周期，降低生产成本，经济效益优。某模具制造公司传统研发和快速研发过程对比如表1所示。 表1某模具制造公司传统研发和快速研发过程对比 3.1快速成型模具制造应用 快速成型模具制造技术主要分为直接法和间接法两种类型。根据所制造模具的产品特性，不同的快速成型模具制造方法也被应用到不同场景中，而相对应的制造工艺也是不尽相同，但最终所制造的产品质量同样能得到保证。直接制模技术主要是通过选择性激光烧结的方式来实现，由此生产出的模具，使用时限较长。但其缺陷是在对模具工件进行烧结时，由于温度的影响，模具工件会产生不同程度的收缩现象，这种收缩现象至今未能得到有效解决，继而造成生产出的模具工件精确度不高。对于软质模具而言，由于所采用的软质材料的特殊性，有别于以往使用的钢制材料，其具有制作周期短、造价成本低的特性，在新产品的开发初期，常常被应用到市场试运行以及功能检测等方面，特别是对于所生产的工件品种多、批量小以及改性快等制造模式中。现今，软质模具制造方法主要以树脂浇注法、硅橡胶浇注法等方法为代表。
快速成型 快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。 目录 快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）； 英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTURING，简称RPM。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP 技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的"去除法"到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。 具体是如何成形出来的呢？ 形象地比喻：快速成形系统相当于一台"立体打印机"。 它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。根据零件的复杂程度，这个过程一般需要1～7天的时间。换句话说，RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。 RP系统的基本工作原理 RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理
几种快速成型方式的比较 几种常见快速成型工艺的比较 在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括：FDM, SLA, SLS, LOM等工艺，而这几种工艺又各有千秋，下面我们在主 要看一下这几种工艺的优缺点比较： FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料、聚碳酸酯）加热熔化进而堆积成型方法，简称丝状材料选择性熔覆. 原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层画出截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料可供选用，如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，并可安全地用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性，可采用伽码射线及其他医用方式消毒，特别适合于医用。 FDM快速原型技术的优点是： 制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的污染；1次成型、易于操作且不产生垃圾；独有的水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行，可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件； 原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和快速更换。 可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等 快速原型技术的缺点是：成型精度相对国外先进的SLA工艺较低，最高精度、成型表面光洁度不如国外 SLA：成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography)原理的一种工艺的简称，是最早出现的一种快速成型技术。在树脂槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，工作台下降一层
几种常见快速成型工艺优缺点比较 FDM 丝状材料选择性熔覆（FusedDepositionModeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FDM快速原型技术的优点是： 1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。 6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。
FDM快速原型技术的缺点是： 1、精度较低，难以构建结构复杂的零件。 2、垂直方向强度小。 3、速度较慢，不适合构建大型零件。 SLA 敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。 在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。 光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SLA快速原型技术的优点是： 1、系统工作稳定。系统一旦开始工作，构建零件的全过程完全自动运行，无需专人看管，直到整个工艺过程结束。 2、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm以内。 3、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。
试卷 3.快速成型技术的主要优点包括成本低，制造速度快，环保节能，适用于新产品开发和单间零件生产等 4.光固化树脂成型（SLA）的成型效率主要与扫描速度，扫描间隙，激光功率等因素有关 5. 也被称为：3D打印，增材制造； 6.选择性激光烧结成型工艺（SLS）可成型的材料包括塑料，陶瓷，金属等； 7.选择性激光烧结成型工艺（SLS）工艺参数主要包括分层厚度，扫描速度，体积成型率，聚焦光斑直径等； 8.快速成型过程总体上分为三个步骤，包括：数据前处理，分层叠加成型（自由成型），后处理； 9.快速成型技术的特点主要包括原型的复制性、互换性高，加工周期短，成本低，高度技术集成等； 10.快速成型技术的未来发展趋势包括：开发性能好的快速成型材料，改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力，优化设备结构，开发新的成形能源，快速成形方法和工艺的改进和创新，提高网络化服务的研究力度，实现远程控制等； 11.光固化快速成型工艺中，其中前处理施加支撑工艺需要添加支撑结构，支撑结构的主要作用是防止翘曲变形，作为支撑保证形状； 二、术语解释 1.STL数据模型 是由3D SYSTEMS 公司于1988 年制定的一个，是一种为技术服务的三维图形文件格式。STL 文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。stl 文件是在计算机图形应用中，用于表示三角形网格的一种文件格式。它的文件格式非常简单，应用很广泛。STL是最多系统所应用的标准文件。STL是用三角网格来表现3D CAD模型。STL只能用来表示封闭的面或者体，stl文件有两种：一种是ASCII明码格式，另一种是二进制格式。 2.快速成型精度包括哪几部分 原型的精度一般包括形状精度，尺寸精度和表面精度，即光固化成型件在形状、尺寸和表面相互位置三个方面与设计要求的符合程度。形状误差主要有：翘曲、扭曲变形、椭圆度误差及局部缺陷等；尺寸误差是指成型件与CAD模型相比，在x、y、z三个方向上尺寸相差值；表面精度主要包括由叠层累加产生的台阶误差及表面粗糙度等。 3.阶梯误差 由于快速成型技术的成型原理是逐层叠加成型，因此不可避免地会产生台阶效应，使得零件的表面只是原CAD模型表面的一个阶梯近似（除水平和垂直表面外），导致原型产生形状和尺寸上的误差。
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，它采用离散堆积原理,将所设计物体的ＣＡD模型转化成实物样件。由于RＰ技术采用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体现它的优越性。 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、小批量产品而发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，采用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,生产成本仅为1/3~1/５。所以,工业发达国家已将ＲP/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究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研究与开发应用工作。 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成本却大大降低。 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,经表面处理(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第二种金属（铝）从而制作成金属模。
快速成型制造实训报告 1.实习目的 1）.通过快速成型制造实训了解怎么利用快速成型设备制作模型，学会怎么操作快速成型机，然后根据模型做出硅胶模具，让我们对塑料模具的基本结构有了更深的理解，再用硅胶模具浇注出工件。 2.实习要求 1）.自己用PRO-E软件设计模型，用快速成型机器制造出模型，模型做好后，用硅胶做出硅胶模具。等模具固化后，用AB胶浇注出一个工件。 3.模型的设计与选择 1）用PRO-E设计出一个猪仔的模型，尺寸自定，模型有明显的分型面，所以比较容易做分模。（模型如图所示）
4.原型的制作 1）.用PRO-E造型的模型用stl格式保存好后，拿到FDM 200快速成型机上，开始做模型。 （制作过程如图所示）
5.硅胶模方案与结构的设计 1）制作硅胶模，我们用上下分模的结构，对角做了两个突起作为导柱。我们没有用油泥，而是直接在浇硅胶时控制好只浇到分型面处。 硅胶与固化剂搅拌均匀. 模具硅胶外观是流动的液体，A
组份是硅胶，B组份是固化剂。取
250克硅胶，加入25 克固化剂（注：硅胶与固 化剂一定要搅拌均匀，如 果没有搅拌均匀，模具会 出现一块已经固化，一块 没有固化，硅胶会出现干 燥固化不均匀的状况就会影响硅胶模具的使用寿命及翻模次数，甚至造成模具报废状况。 6.硅胶模的制作流程 1）.先用纸板围成一个能包住模型的框，模型要距离纸板10到15MM，用铅笔尖的一头连接模型，作为浇注工件时的胶口。在框里面喷上脱模剂，方便做好后的处理。然后把配好的硅胶浇到框中，浇完后拿到真空机中做抽真空处理。 抽真空排气泡处理： 硅胶与固化剂搅拌均匀后，进行抽 真空排气泡环节，抽真空的时间不 宜太久，正常情况下，不要超过十 分钟，抽真空时间太久，硅胶马上 固化，产生了交联反映，使硅胶变 成一块一块的，无法进行涂刷或灌 注，这样就浪费了硅胶，只能把硅 胶倒入垃圾桶，重新再取硅胶来
快速成型技术在模具制造中的应用 摘要 快速成型作为一种正在成熟的先进制造技术，已成功的实现了快速原型制造，正向快速制造方向迅速发展。本文介绍了快速成型技术在快速制模方向的应用，并提出了一些需要解决的问题。 关键词：快速成型快速制模 引论 模具生产零件具有生产效率高、质量好、节约能源和原材料以及成本低等一系列优点。据统计，工业产品的70%—80% 要靠模具生产，模具已成为当代工业生产的重要工艺装备。随着经济全球化的发展，企业间竞争的进一步加剧，多品种、小批量将成为主要的生产模式。因此，怎样快速、高质量地设计制造出产品的模具，已成为赢得竞争的重要因素。基于快速成型技术的快速模具制造是RP技术与传统的模具制造技术相结合的一种全新技术。该技术能极大地缩短模具制造周期，降低制造成本。 一RP技术概论 快速成型技术(又称RP 技术) 诞生于80 年代后期, 是基于材料累加法的一种高新制造技术。快速成型技术将计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM )、计算机辅助控制(CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体, 依据计算机上构成的产品三维设计模型, 对其进行分层切片, 得到各层截面的轮廓, 激光选择性的切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂、或烧结一层层的粉末材料、或热喷头选择快速地熔覆一层层的塑料或选择性地向粉末材料喷射粘结剂等) 形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。虽然快速成型技术问世不长, 但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛。快速原型制造按成形材料及技术不同发展了立体光刻造型法(SL ) , 粉末烧结法(SLS) , 熔化凝结法(FDM ) , 薄层材料制造法(LOM ) , 三维印刷法(3DP) , 逐层固化法(SGC)等成型方法。 二基于RP技术的模具制作方法 传统的模具制造方法可分为两种,一种是借助母模翻制模具,另一种就是用数控机床直接制造模具。在新产品开发过程中,减少模具制造所需成本和时间对缩短整个产品开发时间及降低成本是最有效的步骤,快速成型技术的一个飞跃就是进入模具制造领域,其潜力所在正是能降低模具制造成本并减少模具开发时间。将快速成型技术引入模具制造过程后的模具开发制造就是快速模具制造。
几种常见的快速成型技术 一、FDM 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FDM快速原型技术的优点是： 1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。 6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、PC、PPSF等。 FDM快速原型技术的缺点是： 1、精度相对国外SLA工艺较低，最高精度0.127mm。 2、速度较慢。 二、SLA 光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。 在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。 光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SLA快速原型技术的优点是： 1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。 2、系统工作相对稳定。 3、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm（但，国内SLA精度在0.1——0.3mm之间，并且存在一定的波动性）。 4、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。 5、系统分辨率较高。
RP技术简介 快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）； 英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。 快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。 快速成型机的工艺 立体光刻成型sla 层合实体制造lom 熔融沉积快速成型fdm 激光选区烧结法SLS 多相喷射固化mjs 多孔喷射成型mjm 直接壳法产品铸造dspc 激光工程净成型lens 选域黏着及热压成型SAHP 层铣工艺lmp 分层实体制造som 自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下： （1）SLA（光固化成型法）快速成形系统的成形原理： 成形材料：液态光敏树脂； 制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
1.1 1988年，3Dsystems公司将SLA-250光固化设备系统运送给三个用户，标志着快速成型设备的商业化正式开始。 1.3 快速成型技术的特点：1自由成型制造2制造过程快速3添加式和数字化驱动成型方式4技术高度集成5突出的经济效益6广泛的应用领域 1.4 快速成型技术的优越性：1设计者受益2制造者受益3推销者受益4用户受益 2.1 快速成型工艺基本原理：基于离散堆积原理的累加式成型，从成型原理上提出了一种全新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。 快速成型：1液态（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄层材料（LOM） 2.2.1 光固化成型工艺的基本原理及过程： 光固化成型工艺的特点：优点：1成型过程自动化程度提高2尺寸精度高3优良的表面质量4可以制造结构十分复杂，尺寸比较精细的模型5可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件 缺点:成型过程中伴随着物理和化学变化，制件易弯曲，需要支撑2液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料3设备运转及维护成本较高4使用的材料种类较少5液态树脂有一定的气味和毒性，而且要避光保护6光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，为提高使用性能和尺寸稳定性，通常需要二次固化。 2.2.2 光固化成型的工艺过程 1 前处理：1 CAD三维造型2数据转换3确定摆放方位4施加支撑5切片分层 2原型制作3后处理 2.2.4 光固化成型的支撑结构必须设计一些细圆柱状或肋状支撑结构，以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。 2.2.5 光固化成型的收缩变形：1树脂收缩原因2零件成型过程中树脂收缩产生的变形3零件后固化收缩产生的变形 光固化成型误差分析： 影响制作时间的因素t=Σtci+Ntp 2.3 叠层实体制造工艺的基本原理和特点 工艺过程 误差分析 表面涂覆的具体工艺过程：1将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨2按规定比例配备环氧树脂3在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容易侵入原型中4再次涂覆同样的混合后的环氧树脂材料，以填充表面的沟痕并长时间固化5对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂纸进行打磨，打磨之前和过程中注意测量原型的尺寸，以确保尺寸在公差之内。6对原型表面进行抛光。 2.3.6 叠层实体快速原型的应用1汽车车灯2铸铁手柄3LOM原型在制鞋业的应用 2.4.1 选择性激光烧结工艺的基本原理 2.4.2 选择性激光烧结工艺的特点:优点：1可采用多种材料2制造工艺比较简单3高精度4无需支撑结构5材料利用率高缺点：1表面粗糙2烧结过程挥发异味3有时需要比较复杂的辅助工艺 2.4.4 高分子粉末烧结件的后处理：1收缩精度的影响2力学性能的影响 2.4.6 选择性激光烧结工艺的应用：1直接制作快速模具2复杂金属零件的快速无模具铸造3
快速成型制作铸造模具 快速成形制造技术是目前国际上成型工艺中备受关注的焦点。铸造作为一项传统的工艺，制造成本低、工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件。充分发挥两者的特点和优势，可以在新产品试制中取得客观的经济效益。 快速成形制造技术又称为快速原型制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，是一项高科技成果。它包括SLS、SLA、SLM等成型方法,集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件，所以又称为材料添加制造法(Material Additive Manufacturing 或 Material Increase Manufacturing)。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下几乎能够生成任意复杂形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，是目前适合我国国情的实现金属零件的单件或小批量敏捷制
造的有效方法，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。 快速成型技术能够快捷地提供精密铸造所需的蜡模或可消失熔模以及用于砂型铸造的木模或砂模，解决了传统铸造中蜡模或木模等制备周期长、投入大和难以制作曲面等复杂构件的难题。而精密铸造技术（包括石膏型铸造）和砂型铸造技术，在我国是非常成熟的技术，这两种技术的有机结合，实现了生产的低成本和高效益，达到了快速制造的目的。 RPM技术的特点 快速成型的过程是首先生成一个产品的三维CAD实体模型或曲面模型文件，将其转换成特定的文件格式，再用相应的软件从文件中“切”出设定厚度的一系列片层，或者直接从CAD文件切出一系列的片层。这些片层按次序累积起来仍是所设计零件的形状。然后，将上述每一片层的资料传到快速自动成型机中去，用材料添加法并以激光为加热源，依次将每一层烧结或熔结并同时连结各层，直到完成整个零件。成型材料为各种可烧结粉末，如石蜡、塑料、低熔点金属粉末或它们的混合粉末。 快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性，其特点如下：
快速成型技术在模具制造中的应用 摘要:快速成型作为一种正在成熟的先进制造技术，已成功的实现了快速原型制造，正向快速制造方向迅速发展。本文介绍了快速成型技术在快速制模方向的应用，并提出了一些需要解决的问题。 关键词:快速成型快速制模 Present Situation and Developing Trends of Crankshaft ManufacturingTechnology for Diesel Sagittarius Li School of Electro-mechanical Engineering, Guang Dong University of Technology, Guangzhou511400 Abstract:Advanced manufacturing technology of rapid prototyping has successfully achieved the rapid prototyping and rapid development toward the rapid manufacturing. This paper introduces the application of rapid prototyping technology in rapid making, and put forward a number of issues need to be addressed.. Key words: the rapid prototyping the rapid making 0 引论 模具生产零件具有生产效率高、质量好、节约能源和原材料以及成本低等一系列优点。据统计，工业产品的70%—80% 要靠模具生产，模具已成为当代工业生产的重要工艺装备。随着经济全球化的发展，企业间竞争的进一步加剧，多品种、小批量将成为主要的生产模式。因此，怎样快速、高质量地设计制造出产品的模具，已成为赢得竞争的重要因素。基于快速成型技术的快速模具制造是RP技术与传统的模具制造技术相结合的一种全新技术。该技术能极大地缩短模具制造周期，降低制造成本。 1RP技术概论 快速成型技术(又称RP 技术) 诞生于80 年代后期, 是基于材料累加法的一种高新制造技术。快速成型技术将计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM )、计算机辅助控制(CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体, 依据计算机上构成的产品三维设计模型, 对其进行分层切片, 得到各层截面的轮廓, 激光选择性的切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂、或烧结一层层的粉末材料、或热喷头选择快速地熔覆一层层的塑料或选择性地向粉末材料喷射粘结剂等) 形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。虽然快速成型技术问世不长, 但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛。快速原型制造按成形材料及技术不同发展了立体光刻造型法(SL ) , 粉末烧结法(SLS) , 熔化凝结法(FDM ) , 薄层材料制造法(LOM ) , 三维印刷法(3DP) , 逐层固化法(SGC)等成型方法。 2 基于RP技术的模具制作方法 传统的模具制造方法可分为两种,一种是借助母模翻制模具,另一种就是用数控机床直接制造模具。在新产品开发过程中,减少模具制造所需成本和时间对缩短整个产品开发时间及降低成本是最有效的步骤,快速成型技术的一个飞跃就是进入模具制造领域,其潜力所在正是能降低模具制造成本并减少模具开发时间。将快速成型技术引入模具制造过程后的模具开发制造就是快速
关于直接快速金属模具的工艺方法及特点的综述 摘要：快速成形技术在模具制造中已经得到了较为广泛的研究，这里综述了直接快速金属模具的工艺方法及特点，包括选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积制造(FDM)以及金属丝材熔焊成形技术，最后展望了快速成形技术在模具制造中的广阔的应用前景。 关键字：快速成形技术, 模具制造, 选择性激光烧结, 熔融沉积制造, 金属丝材熔焊成形技术 Overview on the process and characteristics about the direct rapid prototyping of metal mold Abstract:The rapid prototyping technology has been widely studied in mold manufacturing，here reviewed the process and characteristics about the directrapid prototyping of metal mold, Include the selective laser sintering technology，the fused deposition modeling and the metal wire welding forming. Finally, here prospect the future applications of the rapid prototyping technology in mold manufacturing. Key words: rapid prototyping technology，mold manufacturing，the selective laser sintering technology，fused deposition modeling，metal wire welding forming 前言 快速成型RP( Rapid Prototyping )技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一种崭新的制造技术。它突破了传统的材料变形成形和去除成形工艺方法机械加工的许多限制，采用材料逐渐增长的原理，可在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出形状十分复杂的三维实体模型或零件，可有效地降低产品开发周期。因而被认为是近二十年来制造技术领域的一次重大突破。 快速成型RP( Rapid Prototyping )技术的出现对于促进企业产品创新, 缩短新产品开发周期起到了积极的推动作用。但是, 快速成型制件由于受所用材料性能的限制, 并不能够完全应用于工程实际,因此出现了将快速成型应用于模具加工的技术, 这种新型技术简称为快速模具RT ( Rapid Tooling)技术[ 1，2]。快速模具技术融合了快速成型技术、高分子材料应用、快速翻制工艺等新技术和新工艺, 可以快速并低成本地制造模具。RT 技术既不同于传统的模腔内成型方式, 即受