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快速制模技术的现状及发展趋势
日期:2012-08-14   来源:    浏览次数:1322

烟台机械工艺研究所 作者:张训纯、孙军强、宋宝通

  
  快速制模技术是一种快捷、方便、实用的模具制造技术,是随着工业化生产的发展而产生的,一直受到产品开发商和模具界广泛重视。对它的研究正方兴未艾,新的技术成果不断涌现,呈现出生机勃勃的发展趋势,有着强大的生命力。? 快速制模技术的显著特点是:制模周期短、工艺简单、易于推广、制模成本低、精度和寿命能满足某种特定的功能需,综合经济效益良好,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。
  在国外,对快速制模技术的研究已有几十年的历史,许多工业发达国家,诸如美国、英国、日本、瑞士等国的许多公司,对各类快速模具都有深入的研究,并在许多领域得到应用。自六十年代以来,我国也已开始认识到快速制模技术的实用价值,并投入力量进行研究。七十年代,随着四个现代化的提出,快速制模技术得到政府部门的重视,也得到一定程度的发展,但在计划经济年代,发展速度相对缓慢。改革开放以来,企业间的竞争日益加剧,产品开发周期要求越来越短,为快速制模技术提供了发展机遇和发展空间。八十年代,快速制模技术对我国经济的发展,尤其是对汽车工业的发展发挥了重要作用,取得了辉煌的成就。但是,随着现代高科技的不断涌现和人们审美观的提高,人们对产品质量和开发阶段样品质量的概念已发生很大的变化,传统快速制模技术受到严重挑战。笔者自八十年代初就一直从事快速制模技术的应用研究,现就我国快速制模技术的现状及发展趋势谈些自己的看法。

  一、快速制模技术的发展现状
  1、传统快速制模技术的发展受到严重制约
  传统快速制模技术归纳起来大致有以下几种:
  1.低熔点(Bi-Sn)合金制模技术;
  2.锌基合金制模技术;
  3.复合材料制模技术;
  4.喷涂成形制模技术;
  5.电铸成形制模技术;
  6.铜基合金制模技术等。
  传统的快速制模技术大都是依据样模(母模)采用拷贝方式(如铸造、喷涂、电铸、复合材料浇注等)来制造模具主要工作零件(凸、凹模或模腔、模芯)的。困此,样模(母模)就成为模具快速制造的关键,样模的精度直接决定了模具精度。传统的样模制作方法大都采用原件改制或人工敲制、手工刻制,工艺落后,精度很低,直接影响了快速模具的精度。因此,人们常认为快速模具精度低,所谓快速是以牺牲精度为代价的,只能应用于精度要求较低的场合。这种理解和认识显然有失公正。传统的快速制模技术复制精度都很高,只要解决了样模精度,模具精度自然就迎刃面解了。因此如何提高样模精度已成为快速制模技术继续深入发展的关键,也是我们要加以解决的重要课题。

  2、传统快速模具市场呈萎缩状态
  传统快速制模技术所依据的样模精度一直未能根本突破,直接制约了它的发展,同时也影响了它的市场竞争力和市场份额。八十年代初,我国汽车工业正处于一个大发展的起步阶段,由于当时起点低、批量小、品种多,传统快速制模技术适应了这种状况,大量用于小批量生产,取得骄人的业绩。据不完全统计,八十年代应用快速制模技术进行生产的汽车,农用车厂家有数百家。这足以说明快速制模技术曾有过的辉煌。但自进入九十年代,随着规模经济概念的建立和发展,传统快速模具因其寿命短、精度低,从生产领域退出来而让位于钢模,快速模具市场呈现逐步萎缩的态势。

  3、新快速制模技术继续涌现
  在传统快速制模技术受到严重挑战,市场严重萎缩的情况下,新的快速制模手段不断涌现。
  (1)实型铸造技术在汽车模具制造方面得到广泛应用。
  (2)氮气弹簧作为一种新型的弹性元件,能有效地简化模具结构,实现模具的快速制造,在汽车模具方面已得到大量应用。
  (3)无模多点成形技术突破传统的模压成形的概念,采用高度可调的冲头群体,代替传统模具进行板材的曲面成形,以CAD/CAM/CAT技术为主要技术手段,快速地实现三维曲 面的自动成形。无模多点成形技术是区别于传统快速制模技术的又一先进快速制造技术。
  (4)旋转铸造成形技术,这项技术是利用热硬化硅橡胶来快速制造模具,利用旋转铸造系统铸造高强度锌铝合金、铝锡合金等。这一技术可实现某些特定零件的快速制造。

  二、快速制模技术的发展趋势
  传统快速制模技术的发展受到挑战,市场逐步萎缩,这已是不争的事实。但这并没有阻碍快速制模技术的发展,反而更加激发人们改变这种局面的欲望。围绕提高样模精度的工作一直未停止过。随着计算机技术、数控技术、激光成形技术和材料科学的发展,人们试图利用现代高技术来探求提高样模精度的方法。人们采用可加工塑料,利用轻型仿形铣铣削出主模型或工艺主模型,以此为母模进行模具快速制造。此种方法虽然提高了样模精度,但加工周期较长、成本较高,而且对数控加工设备依赖程度高,在实际应用中效果不甚理想。十年代末,在美国首先推出了快速原形制造技术(RP)。RP技术是伴随计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的,它是一种全新的制造技术,是基于新颖的离散/堆积(亦即材料累加)成形思想,根据零件CAD模型,快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RP技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术,堪与六十年代出现的NC制造技术相媲美,被公认为是继NC技术之后的又一次技术革命。
  快速原型制造技术(RP)的出现,为快速制模技术的发展创造了条件。RP技术的引入可以说是传统快速制模技术与现代先进制造技术结合的最佳典范。RP技术为传统快速制模技术注入了活力,同时,传统快速制模技术又为RP技术的推广应用提供了技术保证。
  综上所述,快速制模技术与快速原型制造技术的结合将是传统快速模具制造技术进一步深入发展的方向,也是RP技术向模具快速制造方向发展的广泛的应用领域。随着现代技术的进步,传统快速制模技术必将获得新的活力,尤其在开发高档技术产品方面,将会发挥更大的作用。

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