快速模具制造

快速成形技术的快速模具制造技术快速成形技术是一种快速制造技术，在许多制造领域中被广泛应用。

它的优势在于减少成本和提高生产效率。

快速成形技术的一个关键应用是快速模具制造技术。

在传统制造技术中，模具制造需要花费大量的时间和成本。

快速模具制造技术通过利用快速成形技术的优势来快速制造模具，从而带来更高的生产效率和低成本。

本文将介绍快速成形技术和快速模具制造技术，探讨它们在制造行业中的应用以及未来的发展方向。

一、快速成形技术概述快速成形技术（Rapid Prototyping）是一种以数字模型为基础，通过逐层堆积材料的方式制造复杂结构部件的技术。

它的本质是一种数字化制造技术，利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和快速成形技术等先进技术，实现从数字模型到实体模型的过程。

快速成形技术产生的模型可以用于功能测试、样板制作、微型结构模型测量等领域。

它的一个重要应用是快速模具制造技术。

二、快速模具制造技术的现状快速模具制造技术是一种使用快速成形技术制造模具的技术。

传统的模具制造方法是通过切割、铣削、打孔、线切割等方式来加工模具。

这种方法耗时、成本高，并且生产周期长。

而快速模具制造技术是直接从数字模型制造模具，可以大大缩短制造周期和花费。

快速模具制造技术不仅节约了生产成本，而且使设计者更容易实现他们的设计概念，并快速完成新产品的开发。

目前，快速模具制造技术已经得到了广泛的应用。

主要应用领域包括航空航天、医疗器械、汽车、电子、塑料等行业。

简单来说，快速模具制造技术可以分为两类，分别是直接快速制造模具和间接快速制造模具。

1、直接快速制造模具直接快速制造模具是指从数字模型直接制造模具的技术。

它是实现模具快速制造的一种有效方法。

通过添加材料的方式，模具可以在一定时间内得到制造。

这种方法适用于塑料模具的制造，但在金属制品模具制造方面还没有发挥出全面的优势。

还需要进一步研究和改进。

2、间接快速制造模具间接快速制造模具是指通过制作快速模型制造铸型和翻转模等模具。

电化教育把美国某一企业的ZP320 制作流程为试验素材，运用化学物料石膏制品的粉基zp103为定型原料，采取快捷定型工艺中的三维立体空间打印工艺，针对三维空间立体模具制品实施削片化分层整治，获取相异高程截面状况的参数讯息，选取截面光线扫描方式，敷设化学粘结制剂，现场获取可以被用作现场金属制品铸造成型的快捷型模具工件。

将管路三通管段工件做为实验器具，探讨了其总体运作流程。

由实验结果可知，快捷型模具的制作与现场金属结构铸造工艺的紧密融合，可将模具工件的制作过程和结果具备期限压低、制做费用减少、铸件结构品质优良等特点，展示了快捷型模具制作的特点，同时亦给快捷型模具产品制作工艺在金属器具的生产领域拓展出了崭新的空间。

引言模具制品的快捷定型工艺（又可称其为RP）是属于二十世纪八十年代后期得以快速实施的一类现代化模具制造工艺。

其把电脑上可视的工件图案，快捷、精准地转换成模具工件的原型或就地现场加工零部件，故其对减少模具产品研发的期限、减低制作成本、强化市场拥有地位均可发挥出积极的促进作用。

快捷型模具产品制作（又可将其称为RT工艺）工艺，即是指把过去的建模手段（比如数字型控制切削整形、翻砂铸造、金属表面喷涂等过程）和快捷定型制作工艺相紧密融合，让模具产品制作期限短、费用少、整体价值性高。

在模具加工的尺寸标准及使用期限均可达到工业标准需求的快捷性模具加工工艺，其已变成当今模具产品制作的最有效方法。

快捷定型模具制造工艺沿用到现在，已经开发出了多类新技术，这些新工艺中应用最普遍、技术最完整的当属以光固式空间定型工艺为代表的六种先进工艺模式。

1 快捷型模具制作的操作流程选取快捷定型工艺的多层叠加制作工艺，运用对应程序软件设计出金属三通管件的三维电脑数据图案立体模型及其所用的模具工件模型，以化学石膏细粉基zp103充当定型原料，选取三维立体空间打印定型工艺快捷加工出三通型管件的快捷型模具结构，且把快捷型模具工件实施烘干工序处置，浇注七百摄氏度的铝合金热流体，从而定型出三通式管铸件产品。

快速模具制造技术概述快速模具制造技术是一种高效、灵活和经济的制造方法，用于制作注塑模具、压铸模具和挤压模具等。

这种技术通过利用先进的数控加工设备、3D打印技术和快速零件制造技术，在短时间内生产出高质量的模具。

本文将介绍快速模具制造技术的原理、优势和应用。

原理快速模具制造技术主要基于数控机床的加工精度和3D打印的快速原型制作能力。

在制造过程中，首先使用计算机辅助设计软件（CAD）设计模具的三维模型，然后将模型转化为数控机床可以识别的G代码。

数控机床根据G代码自动控制刀具的运动，将坯料加工成模具的形状。

3D打印技术可用于制作复杂形状的模块和零部件，以及快速制作模具的原型。

优势快速模具制造技术具有以下几个优势：时间和成本节约相比传统模具制造方法，快速模具制造技术能够大大减少制造周期和成本。

数控机床的高速加工和自动化控制使加工过程更加高效和精准，而3D打印技术可以减少原型制作的时间和成本。

灵活性和适应性快速模具制造技术可以根据不同的需求和设计变化进行快速调整。

由于使用了数控机床和3D打印技术，可以灵活地调整模具的形状和尺寸，满足不同产品的需求。

高质量和复杂性快速模具制造技术可以实现复杂形状和高精度模具的制造。

数控机床的高精度加工和3D打印技术的高分辨率保证了模具的质量和精度。

创新和设计自由度快速模具制造技术提供了更大的创新和设计自由度。

利用3D打印技术可以实现更多样化的模具形状和结构，带来更多的设计可能性。

应用快速模具制造技术已广泛应用于各种制造行业，包括汽车、电子、家电、医疗器械等。

以下是其应用的一些典型示例：注塑模具制造快速模具制造技术在注塑模具制造中得到了广泛应用。

通过快速模具制造技术，注塑模具的制造周期可以大大缩短，同时可以实现更复杂的注塑模具设计，提高生产效率和产品质量。

压铸模具制造压铸模具制造是另一个适合快速模具制造技术的应用领域。

通过使用快速模具制造技术，可以快速制造出高精度的压铸模具，提高压铸产品的生产效率和质量。

模具快速制造技术模具是工业制造中不可或缺的一环。

它是将原材料经过加工和成型，用来制造各类产品所必需的工具。

随着科技的不断进步，模具制造技术也在不断革新。

其中，模具的快速制造技术是当前最为热门和前沿的技术之一。

一、快速制造技术的概念和特点快速制造技术（Rapid Tooling）是相对于传统模具制造方法而言的一种新型模具制造技术。

它是以电脑辅助制造技术（CAD/CAM）为基础，将设计好的三维模型转化为实体模具的方法。

与传统模具制造方法不同的是，快速制造技术的模具制造时间更短，成本更低廉，且可以制造高精度、复杂度更高的模具。

二、快速制造技术的分类根据快速制造技术的基本原理和应用范围，可将快速制造技术分为以下几类：1. 真空吸塑快速制造技术：真空吸塑快速制造技术是利用一些特殊的硅胶、塑料材料制作模具，之后利用真空吸塑技术快速制作出各种小尺寸的零件模具。

这种技术可以用于制作一些复杂形状、大批量、高质量且设计要求高的低压模具。

2. 烧结金属粉末快速制造技术：烧结金属粉末快速制造技术是指利用烧结工艺将金属粉末制成具有一定强度的模具，然后进行加工成型。

这种技术可以制造出复杂形状、高强度的大型模具。

3. 3D打印快速制造技术：3D打印快速制造技术是指将设计好的三维模型通过3D打印技术逐层输出制作模具的方法。

这种技术制造时间短、成本低、且具有一定的精度和表面质量。

4. 清模快速制造技术：清模快速制造技术是指通过复制已有的模具，并改变模具结构，以适应新的设计要求和工艺流程的方法。

这种技术可以省去制作新模具的时间和成本。

三、快速制造技术的应用领域快速制造技术广泛应用于各个行业，例如汽车、电子、医疗器械、航空等领域。

在汽车制造领域，快速制造技术可以进行模具造型、检具制作、模具试验和检验等工作。

可以快速制造出汽车大灯、排气管、座椅等各类零部件的模具。

在电子行业，快速制造技术可以利用3D打印技术快速制作出手机、电脑等各类产品的外壳，提高产品开发的速度和灵活性。

专题快速制模技术模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品。

没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件和锻件。

在现代批量生产中，没有高水平的模具，就没有高质量的产品，它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。

据国外最新统计分析，金属零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。

因此，模具工业也被称为“皇冠工业”。

由于市场竞争的日益激烈，产品更新换代的速度不断加快，多品种小批量将成为制造业的重要生产方式，在这种情况下，制造业对产品原型的快速制造和模具的快速制造提出了强烈的要求。

高速加工技术的出现，为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。

快速制模技术是一种快捷、方便、实用的模具制造技术。

特别适用于新产品开发试制、工艺验证和功能验证以及多品种小批量生产。

快速制模技术特点快速模具制造技术与传统的模具制造技术相比,具有如下特点：（1)制造方法简单，工艺范围广由于快速模具制造是基于材料逐层堆积的成形方法，工艺过程相对简单、方便和快捷，它不仅能适应各种生产类型特别是单件小批的模具生产，而且能适应各种复杂程度的模具制造；它既能制造塑料模具，也能制造金属模具。

模具的结构愈复杂，快速模具制造的优越性就更突出。

（2）模具材料可强韧化和复合化快速模具制造工艺能方便地利用在合金中添加元素或结晶核心，改变金属凝固过程或热处理等手段，可改善和提高模具材料的性能；或者在合金中添加其它材料，可制造复合材料模具。

(3)设计周期短，质量高由于RT的模具设计极少依赖人的因素，因而可有效地降低人为的设计缺陷。

设计师可利用RP制造的高精度模型，在设计阶段就可对产品的整体或局部进行装配和综合评价，并不断改进，大大地提高了产品的设计质量。

（4）便于远程的制造服务由于RT对信息技术的应用，缩短了用户和制造商之间的距离，利用互联网可进行远程设计和远程服务，能使有限的资源得到充分的发挥，用户的需求能得到最快的响应。

第5章基于快速原型的软模快速制造技术快速原型由于受其制造方法所要求的使用材料的限制，并不能够完全替代最终的产品。

因此，在新产品功能检验、投放市场试运行获得用户使用后的反馈信息以及小批量生产等方面，仍需要由实际材料制造的产品。

因此，利用快速原型作母模来翻制模具并生产实际材料的产品，便产生了基于快速原型的快速模具制造技术（Rapid Tooling，RT）。

RT技术突出的特点就是其显著的经济效益，它与传统的数控加工：模具方法相比，周期和费用都降低V10～1／3左右，见表5－l。

近年来，工业界对RT的研究开发投入了日益多的人力和资金，RT 的收益由此也获得了巨大增增长据SME统计，近年来RT服务的收益年增长率均高于RP系统销售。

5．1 快速模具的分类及基本工艺流程基于RP的快速模具制造方法一般分为直接法和间接法两大类。

直接制模法是直接采用RP技术制作模具，在RP技术诸方法中能够直接制作金属模具的是选择性激光烧结法（SLS 法）。

用这种方法制造的钢铜合金注塑模，寿命可达5万件以上。

但此法在烧结过程中，材料发生较大收缩巳不易控制，故难以快速得到高精度的模具。

目前，基于RP快速制造模具的方法多为间接制模法。

间接制模法指利用RP原型间接地翻制模具。

依据材质不同，间接制模法生产出来的模具一般分为软质模具（SOft Tooling）和硬质模具（Hard Tooling）两大类。

软质模具因其所使用的软质材料（如硅橡胶、环氧树脂等）有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行，以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面均受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。

目前提出的软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注这、金属喷涂法、树脂浇注法等。

软质模具生产制品的数量一般为50～5000件，对于上万件乃至几十万件的产品，仍然需要传统的钢质模具，硬质模具指的就是钢质模具。

模具制造快速成型技术探讨概要：要想将新产品的开发成本降低，开发周期缩短，就必须将模具的成本有效控制并降低，因此就必须充分借助快速成型技术进行制模，并且在充分考虑模具原型材料的基础上将电弧喷涂快速制模、硅胶-陶瓷型橡胶模制模、硅橡胶制模及其树脂型复合模具制模手段合理的选择应用随着市场的不断变化与消费者需求的增多，使得当下不得不加快产品更新，进而就必须加快产品研发，基于此，引进快速成型技术则具有重要的意义。

一、快速成型技术的相关特点分析对快速成型技术的特点进行归纳汇总，主要表现为以下几个方面：一是速度快，即从规划到生产的时间短，对新品的管理域开发相当适用；二是柔性高，即改变CAD模型并对设置参数重新调整，便可将不同形状的模型生产；三是选材广，除了塑料树脂类之外，还可以选择陶瓷材料、金属、复合材料、纸类与石蜡类材料进行制模；四是设计制造一体化且高度技术集成，包括了机械控制、材料控制、激光、计算机、计算机技术、综合数据、数控技术等；五是自由成形制造，即零件形状无特殊限制和不受复杂零件形状限制；六是加工制造快速，将新品研制周期与成本大大缩减，同时加工具有自动化、浪费少、噪声小及其振动小的特点；七是原型的互换性及其复制性高；八是产品的复杂程度不影响加工成本和周期；九是制造原型的形状不影响制造工艺。

二、模具制造中快速成型技术的应用一般涉及间接制模和直接制模两种模具制造方法，而要想实现快速制模，就必须保证快速原型具有较高的尺寸精度，然而受成型工艺及其材质等因素的影响，使得直接制模法较为少用。

目前在产品生产中应用较多的快速成型制模技术主要包括了以下几种：一是电弧喷涂快速制模，即依据原型模样充分雾化熔化的金属，之后将其向样模表面喷射，且控制一定的速度，促进模具型腔表面的形成，之后将复合材料背衬充填，支撑选择的材料为硅橡胶或环氧树脂，分离壳与原型，将精密模具获得，再将冷却系统和浇注系统等加入，与模架一同制作注射模具。

基于快速成形技术的快速模具制造技术(doc 10页)2.用快速成形件作母模，复制软模具(Soft tooling)用快速成形件作母模，可浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模具，或先浇注硅橡胶、环氧树脂模(即蜡模的压型)，再浇注蜡模。

其中，蜡模可用于熔模铸造，而硅橡胶模、环氧树脂模等可用作试制用注塑模或低熔点合金铸造模。

3.用快速成形件作母模，复制硬模具(Iron tooling)用快速成形件作母模，或据其复制的软模具，可浇注(或涂覆)石膏、陶瓷、金属基合成材料、金属，构成硬模具(如各种铸造模、注塑模、蜡模的压型、拉伸模)，从而批量生产塑料件或金属件。

这种模具有良好的机械加工性能，可进行局部切削加工，以便获得更高的精度，或镶入嵌块、冷却系统、浇注系统等。

用金属基合成材料浇注成的蜡模的压型，其模具寿命可达1000～1 0000件。

4. 用快速成形系统制作电脉冲机床用电极用快速成型件作母体，通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸造、浇注石墨粉或特殊研磨，可制作金属电极或石墨电极。

三、基于RP的快速模具制造的应用1. 利用硅橡胶模(Silicon Rubber Mold)制作佛头、线圈硅橡胶有很好的弹性和复制性能，用它来复制模具可不考虑拔模斜度，基本不会影响尺寸精度，而且这种材料有很好的切割性能，用薄片就可容易地将其切开且切面间非常贴合，因此用它来复制模具时可以先不分上下模，整体浇注出软模后，再沿预定的分模面将其切开，取出母模，即可得到上下两个软模。

(1)试验用设备和材料所用的设备：Stratasys的Titan快速成形机、HVC-1真空注型机和恒温箱。

所用的材料：日产KE-1310ST透明硅橡胶、日产CAT-1310固化剂(浇注时，KE-1310ST与CAT-1310以100：10混合)和PX215真空注型硬制聚氨脂树脂(异氰酸脂，多元醇1∶1混合)。

(2)制模工艺路线使用 UG、PRO-E、Solid Edge 等软件进行三维实体造型，以STL 文件格式保存；将文件输入快速成形机作出制件原型，处理后作为硅橡胶母模；组合模框后将硅橡胶和固化剂的混合物浇注于框中，通过真空脱泡、固化后剖切取出母样即得硅胶模；最后在真空注型机中浇注塑料样件。

快速模具原型制造技术——用快速原型直接制造模具在快速原型技术领域中，目前发展最迅速、产值增长最明显的应属快速模具( Rapid Tooling , RT )技术。

2000 年5 月，在法国巴黎举行的全球快速原型协会联盟(GARPA )最高峰会议上，这一点得到了普遍的认同。

传统模具制造的方法很多，如数控铣削加工、成形磨削、电火花加工、线切割加工、铸造模具、电解加工、电铸加工、压力加工和照相腐蚀等。

由于这些工艺复杂、加工周期长、费用高而影响了新产品对于市场的响应速度。

而传统的快速模具(例如中低熔点合金模具、电铸模、喷涂模具等)因其工艺粗糙、精度低、寿命短，很难完全满足用户的要求。

因此，应用快速原型技术制造快速模具，在最终生产模具开模之前进行新产品试制与小批量生产，可以大大提高产品开发的一次成功率，有效地缩短开发时间和节约开发费用，使快速模具技术具有很好的发展条件。

由于市场需求旺盛，许多公司研制出快速模具新工艺、新设备，并且取得了良好的经济效益。

由于这些技术中高新技术的含量高，并且涉及到许多科技领域，解决了以前难以解决甚至认为是不可能解决的技术难题，所以得到了广泛的关注。

据不完全统计，在1999 年，包括快速模具在内的快速原型二级市场的年增长率达到34 . 6 % ，产值达到5 亿多美元。

而且这种增长是在几年之内都保持了两位数增长的基础上取得的。

快速原型十快速模具技术提供了一条从模具的CAD 模型直接制造模具的新的概念和方法，它将模具的概念设计和加工工艺集成在一个CAD / CAM 系统内，为并行工程的应用创造了良好的条件。

快速模具技术采用快速原型早期、多回路、快速信息反馈的设计与制造方法，结合各种计算机模拟与分析手段，形成了一整套全新的模具设计与制造系统。

快速模具技术能够解决大量传统加工方法(如切削加工)难以解决甚至不能解决的问题，可以获得一般切削加工不能获得的复杂形状，可以根据CAD 模型无需数控切削加工直接将复杂的型腔曲面制造出来。