快速制模1 软模讲解

第七章快速制模技术及应用第一节快速制模的基本概念模具工业是制造业的重要组成部分，对国民经济和社会发展将起到越来越大的作用，模具制造的水平已成为衡量一个国家制造能力的重要标志之一。

快速制模技术是将传统的制模方法与快速成形技术相结合，使模具制造周期缩短、成本降低、经济效益提高，在精度和使用寿命方面满足生产要求。

快速制模的目标是以最快的速度从三维CAD设计模型获得所需要的最终产品零件。

随着新的快速成形技术的不断出现，快速制模技术也在不断迅速发展，并成为快速制造的重要组成部分。

按照模具的寿命(零件生产数量)，快速制模可以分为：1.用于制作少量原型(4～20件)的硅橡胶模。

2.用于小批量生产(100～5,000件)的环氧树脂背衬模和低碳钢一渗铜模。

3.用于批量生产(10,000～100,000件以上)的工具钢一渗铜模和电铸镍壳背衬模。

按照模具的用途，快速制模可以分为：1．金属铸造模的快速制造。

2．塑料注射模的快速制造。

3．钣金成形模的快速制造。

4．电火花成形电极的快速制造。

为了进一步阐明快速成形与快速制模以及各种快速制模技术之间的联系，可通过一张不完整的路线图，描述塑料注射模的快速制造，如图7-1所示。

230图7-1 快速成形和快速制模的路线从图中可见，快速成形的制件除了作为概念模型或有结构的、可装配的功能模型外，正在迅速发展和具有广阔应用前景的是快速制模领域，即用于制作母模、直接制模和间接制模。

将原型作为母模，先浇出硅橡胶模，然后通过在硅橡胶模具中真空浇铸聚亚胺酯复合物，可复制出一定批量的原型。

聚亚胺脂复合物具有与大多数热塑性塑料大致相同的性能，生产出的最终零件已经可以满足高级的功能验证和装配测试，以及作为试制产品供展览用。

短期或中期使用的热塑性材料注射模可以将原型当作母模，再进行金属喷镀来制作。

制作生产模具型腔的其他方法还有：电沉积或金属树脂混合物浇注等。

用这些快速制模方法制作出的模具，几乎与传统方式生产的模具一样。

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。

快速软模技术的特点及其常用材料1 介绍基于快速原型的模具制造技术，快速模具技术（简称RT技术）是在快速原型方法制造的原型件基础上，综合传统的制模方法，快速地制造模具的技术。

即快速制模是利用快速原型技术生产模具原型或母模，然后采用该原型直接或间接实现模具制造的一种模具制造技术。

该技术是基于材料累加成型的一种高新制造技术，被认为是21世纪制造领域的一次革命性突破，可加工注塑模、压铸模、冲压模、扥各类精密复杂的模具，目前已广泛应用于汽车、航空航天、船舶、医疗、建筑、工艺品以及儿童玩具等领域，并且随着这一技术本身的不断发展和完善，其应用范围将不断扩展。

根据不同的制造工艺方法，快速模具可分为直接快速模具和间接快速模具。

直接快速模具，即采用快速成型机生产模具，以快速原型件直接作为成型模具，可用作砂型铸造的木模、低熔点合金浇注模、试成形用注塑模及熔模铸造的蜡型、蜡型的代替品和蜡型的成型模；间接快速模具，及型腔复制模具，以快速原型件作为木模，通过型腔复制制作模具，包括硅橡胶型腔复制模、金属喷涂锌合金模、树脂材料型腔复制模具等。

直接制模法尚处于初步研究阶段，而日臻成熟的各种间接法快速模具制造已开发出来多种多样的成形工艺方法。

根据模具材料和生产成本一般可将间接制模分为软模具和钢制模具两大类。

2 快速软模技术的特性以RP为技术支撑的快速模具制造技术（RT）是为了加快新产品的开发周期，早日向市场推出适销对路的按客户意图制定的多种小批量产品而发展起来的新型制造技术。

以快速原型技术制造出来的样模作为母模复制的软模具可大大缩短注塑模具的制造周期。

快速软模技术还有以下特性：（1）快速性快速模具制造技术采用计算机CAD、3DMAX、MAYA等三维设计软件进行零件原形或模具设计，然后将原形设计数据(CAD／3DMAX／MAYA数据)转化成STL格式通过一定的接口输出到快速成型机，由快速成型机直接制造m零件原形或模具。

由于采用计算机进行原形或模具设计，大大缩短了新产品的设计开发周期，可以满足市场和消费者对新产品的需求。

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模具快速制造快速原型技术可精确制作模具的型心和型腔，也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。

由于快速原型制造这一新技术的应用,使模具的设计与制造逐步趋向于数字化、快速化，使模具制造在缩短周期，降低成本的进程中，大大前进了一步。

快速制模技术大都是依据快速成型制作的实体模型即样模(母模)采用拷贝方式(如金属喷涂、电镀、复合材料浇注、精铸等)来快速制造模具主要工作零件(凸、凹模或模腔、模芯)的，其制造周期一般为传统的数控切削方法的1/5～1/10，而成本却仅为其1/3～1/5。

目前的快速制模方法大致有间接制模法和直接制模法，基于RP快速制造模具的方法多为间接制模法。

依据材质不同，间接制模法生产出来的模具有软模、桥模和硬模。

软模(soft tooling)通常指的是硅橡胶模具。

用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作的原型，再翻成硅橡胶模具后，向模中灌注双组份的聚氨酯，固化后即得到所需的零件。

桥模(bridge tooling)通常指的是可直接进行注塑生产的环氧树脂模具。

采用环氧树脂模具与传统注塑模具相比，成本只有传统方法的几分之一，生产周期也大大减少。

模具寿命不及钢模，但比硅胶模高，可达1000～5000件，可满足中小批量生产的需要。

硬模(hard tooling)通常指的就是钢质模具，即用间接方式制造金属模具和用快速成形直接加工金属模具。

一、注塑模快速制造技术—金属喷涂制模法1、金属喷涂制模法简介金属喷涂制模法是将快速原型与热喷涂、快速凝固等方法相结合的间接制模法，其工艺是将熔融或半熔融的金属颗粒喷射到通过SLA、SLS或LOM方法制造的原型上，生成金属薄层，然后补强背衬并除去原型后得到模具产品。

目前有两种形式，即雾化喷射法（快速凝固工艺RSP）、喷涂法。

当模具要求的寿命在3000件以下时，一般采用以RP原型作母模，将低熔点的熔化金属（如锌铝合金）充分雾化后以一定的速度喷射到母模的表面，形成模具型腔表面，充填背衬复合材料，制作锌铝合金软模具。