基于RP技术的快速模具制造 讲座.pptVIP

概论 一、模具工业生产特点： 1）是生产各种工业产品的重要工艺装备 据统计，用模具制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60～70％;在电视机、计算机等电子产品中占80％以上；在自行车、手表、洗衣机、冰箱等轻工产品中占85％以上。 2）适宜用于制造各种批量大，形状复杂的零件。 3）金属模具制造精度要求严，前期开发时间长、成本高。 4）模具加工方法： NC机床和EDM(电火花）加工 5）模具材料：优质合金钢（模具钢） 1. RP技术简介：?光固法（SL—Stereolithography）?叠层法（LOM—Laminated Object Manufacturing）?激光选区烧结法（SLS—Selective Laser Sintering ）?熔融沉积法（FDM—Fused Deposition Modeling）?三维印刷法（3DP—Three Dimensional Printing） 基于RP技术的快速模具制造 模具是一种技术密集型产品，按传统机加工工艺生产，周期长、成本高。而基于RP技术的快速模具制造由于技术集成度高，从CAD数据到物理实体转换过程快，因而同传统的数控加工方法相比，制造周期仅为前者的1/3~1/10,生产成本也仅为1/3~1/5。 快速模具和传统模具对比 基于RP技术的快速模具制造 (2)金属树脂模具 金属树脂模一般为环氧树脂加金属粉（如铝粉、铁粉等）作填充材料，也有加石膏、水泥或增强纤维作填充料的。 这种简易模具也是用RP原型翻制而成，强度硬度和耐温性比硅橡胶模好。成功的例子为一汽用瑞士Ciba的高强度树脂设计制造了12套简易模具用于红旗轿车的改型试制。制造周期缩短了1/2~1/3, 并节省了1000万元人民币。 制模过程 (1) 设计制作原型。 (2) 原型表面处理。 原型表面必须进行光整处理，采用刮腻子、打磨等方法，尽可能提高原型光洁度。 (3) 设计制作金属模框。 (4) 选择和完善分型面。 (5) 上脱模剂。 (6) 浇注凹模。 (7) 浇注凸模。 (8) 分模。 在常温下浇注的模具，一般1～ 2 天就可基本固化定型，即能分模。 (9) 取出原型及修模。 （3）金属喷涂模(metal-spraying mould) 该工艺的基本原理是将熔化的金属雾化后高速喷射沉积在基材上，形成一层薄壳。根据型材及喷涂材料不同可选用氧炔焰、等离子及电弧喷涂等。该工艺可选木材、塑料、石膏、树脂等进行喷涂，因此，利用RP原型翻制简易模具具有广泛的应用价值。 金属喷涂工艺 Metal Arc-spray for Tooling （4）基于RP的陶瓷型精密铸造 RP母模  用陶瓷浆料制成铸型生产铸件的铸造方法。陶瓷浆料由硅酸乙酯水解液和质地较纯、热稳定性较高的细耐火砂如电熔石英、锆英石、刚玉等混合而成。为使陶瓷浆料在短时间内结胶，常加入氢氧化钙或氧化镁作为催化剂。由于使用的耐火材料成分及其外观都与陶瓷相似，故称为陶瓷型。陶瓷型铸造是在普通砂型铸造基础上发展起来的一种新工艺。陶瓷型有两种类型-①陶瓷型全由陶瓷浆料浇灌而成。其制作过程是先将模样固定于型板上，外套砂箱，再将调好的陶瓷浆料倒入砂箱，待结胶硬化后起模，经高温焙烧即成为铸型。 ②采用衬套，在衬套和模样之间的空隙浇灌陶瓷浆料制造铸型。衬套可用砂型，也可用金属型。用衬套浇灌陶瓷壳层可以节省大量陶瓷浆料，在生产中应用较多。陶瓷型铸件表面粗糙度可达 R a 10～1.25微米，尺寸精度高达3～5级，能达到少无切削加工的目的。陶瓷型铸造生产周期短，金属利用率高。最大铸件可达十几吨，主要用于铸造大型厚壁精密铸件和铸造单件小批量的冲模、锻模、塑料模、金属模、压铸模、玻璃模等各种模具。陶瓷型铸造模具的使用寿命可与用机械加工方法制成的模具相媲美，而制造成本则比用机械加工方法制成的模具低。 （5）基于RP的熔模铸造和消失法铸造 该法用SL法制成的原型代替蜡模进行精密铸造，在原型表面挂浆后干燥焙烧结壳随即进行浇铸；亦可将原型作成蜂窝状结构直接采用消失法铸造，因为光敏树脂可在1000C左右烧损气化。这就是美国的所谓Quickcast技术，该技术已成功地制成了很多航空用精密铸件。 （6）快速EDM电极制造 1.电铸法制作铜电极。 电铸electroforming 　　利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法。它是电镀的特殊应用。 　　把预先按所需形状制成的原模作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电。在电解作用下，原模表面逐渐沉积出金属电铸层，达到所需的厚度后从溶液中取出，将电铸层与原模分离，便获得与原模形状相对应的金属复制件。