基于快速成型技术的快速模具工艺分析.pptx

基于快速成型技术的 快速模具制造工艺分析 1：研究背景 2：研究意义 3：国内外研究现状 4：研究内容 5：后期研究任务 研究背景 随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，快速成型技术(Rapid Prototyping，简称RP技术) 应运而生。 RP技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。它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。 研究背景 图1：3D打印产品实例 研究背景 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。并且快速成型技术的基本原理决定了该工艺难于达到与传统机械加工所具有的表面质量和精度指标。 研究意义 基于上述情况，人们设计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技术(Rapid Tooling，简称RT技术) 。 研究意义 RT 技术带来了模具制造业的革命。相较于传统的模腔内成型方式（受迫成型, 如铸锻挤压等）与毛坯切削成型（即去除成型, 如车、铣、钻等）, RT技术是一种基于离散堆积成型思想的数字化成型技术。 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,并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。 研究现状 目前的快速模具制造技术主要集中在以下两大研究方向： 直接快速制模DRT ( Direct Rapid Tooling) , 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; 间接快速制模IRT ( Indirect Rapid Tooling) , 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。 快速模具制造的工艺流程如图2所示。 研究现状 图2：快速模具制造的工艺流程 研究现状 3.1直接制模 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) 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。 直接制模包括以下四种： SLA 工艺直接制模 LOM 工艺直接制模 SLS 工艺直接制模 FDM 工艺直接制模 研究现状 3.1.1 SLA 工艺直接制模 光固化成型( SLA) 工艺直接制模是将激光聚焦到液态固化材料( 如光敏树脂) 表面, 令其有规律地 固化, 由点到线、 由线到面地完成一个层面的建造。然后升降平台, 移动一个层片厚度的距离, 重新覆盖一层液态材料, 再建造一个层。由此层层叠加, 成为一个三维实件。 研究现状 3.1.2 LOM 工艺直接制模 叠层实体成型( LOM) 制模工艺是: 先将单面涂有热熔胶的纸通过加热辊加压使其粘结在一起。位于其上方的激光器按照分层CAD 模型所获得的数据, 将一层纸切割成零件的内外轮廓, 然后新的一层纸再叠加在上面, 通过热压装置, 将下面已经切割的层粘合在一起, 用激光再次进行切割。 研究现状 3.1.3 SLS 工艺直接制模 选择性激光烧结(SLS) 工艺可以采用树脂、陶瓷和金属粉末等多种材料直接制造模具和铸件。在层面制造与逐层堆积的过程中, 用激光束有选择地将可熔化粘结的金属粉末或非金属粉末(如石蜡、塑料、树脂沙、尼龙等) 一层层地扫描加热, 使其达到烧结温度并烧结成型。当一层烧结完后, 工作台降下 1层的高度, 铺下第一层的粉末, 再进行第二层的扫描, 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。 研究现状 3.1.4 FDM 工艺直接制模 熔融沉积(FDM) 制模法采用热熔喷头, 使处于半流动状态的材料按模型的CAD 分层数据控制的路径挤压并沉积在指定的位置凝固成型, 逐层沉积 凝固后形成整个模型, 这一技术又称为熔化堆积法、熔融挤出制模法等。熔融沉积制模技术用液化器代替了激光器, 其技术关键是可得到具有一定粘度、易沉积、挤出尺度易调整的材料。根据成型零件的形态一般可分为熔融喷射和熔融挤压两种成型方式。该技术可以制作多种材料的原型, 如石蜡原型、塑料原型、陶瓷零件原型等。 研究现状 3.2 间接制模法 间接制模法是利用 RP 技术制造模芯, 然后以此模芯作为母模复制加工硬模具。 目前各种间接制模工艺基本成熟, 依据材质