快速模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究

路媛媛

（湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430068）

隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展速度越來(lái)越迅猛，我國(guó)產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也是越來(lái)越激烈，而怎樣才能搶做市場(chǎng)的“領(lǐng)軍者”，減少產(chǎn)品開發(fā)與上市的時(shí)間，目前已經(jīng)成為每個(gè)廠家都需要面臨并有待于去解決的一個(gè)重要問(wèn)題。但是，現(xiàn)在的產(chǎn)品開發(fā)流程還是相對(duì)較為復(fù)雜的，因此從產(chǎn)品研究開發(fā)到生產(chǎn)上市所用的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。如果能在產(chǎn)品開發(fā)與制造的過(guò)程當(dāng)中縮短時(shí)間、減少成本，那么就能夠提升廠家的核心競(jìng)爭(zhēng)力，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中會(huì)對(duì)廠家有非常大的幫助。為順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求，快速模具制造技術(shù)也因此應(yīng)運(yùn)而生了。在快速模具的制造技術(shù)當(dāng)中蘊(yùn)含了材料、控制以及信息等多項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，因此，快速模具制造技術(shù)是整個(gè)制造技術(shù)發(fā)展的綜合與集成?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)在推行后，就迅速被應(yīng)用到了軍事、航空以及汽車等多個(gè)領(lǐng)域，并為這些領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造提供了快速便捷的通道。

1 快速模具制造技術(shù)的概念與分類

1.1 快速模具制造技術(shù)的概念

快速模具制造技術(shù)，就是通過(guò)采用快速成型技術(shù)運(yùn)用一些直接或者間接的方法對(duì)所需要的模具進(jìn)行準(zhǔn)確、快速制造的過(guò)程。經(jīng)過(guò)了近些年來(lái)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)形成了很多種新類型的快速模具制造技術(shù)?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上研究出來(lái)的，它不依賴于任何輔助性的加工工具，在具體操作及應(yīng)用的過(guò)程中，該技術(shù)不僅能夠保證產(chǎn)品生產(chǎn)與制造的精準(zhǔn)度，同時(shí)還能夠有效減少為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)間，從而使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也能得到有效降低。

1.2 快速模具制造技術(shù)的分類

快速模具制造技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，可以分為直接制模法和間接制模法兩種方法。

1.2.1 直接制模法

直接制模法指的是直接運(yùn)用原型機(jī)械制造出能夠進(jìn)行大量生產(chǎn)的型芯及模型，而后再對(duì)模型或者是型芯進(jìn)一步處理與加工，這樣就能使制造出來(lái)的模具更具精準(zhǔn)度且性能也可以相對(duì)更好些，使模具或型芯直接用于廠家的批量生產(chǎn)。這種直接制模法一般都應(yīng)用于金屬等相關(guān)材料的模具制造方面。

直接制模法由于可以發(fā)揮原型技術(shù)的速度，而且這種制模技術(shù)的操作過(guò)程相對(duì)較為簡(jiǎn)單，尤其是要對(duì)那些形狀復(fù)雜并需要冷卻的系統(tǒng)零件，直接制模技術(shù)更是有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。雖然直接制模法的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)較多，但是在精準(zhǔn)度方面以及模具性能方面都存在較大的難度，而且對(duì)于模具的尺度也會(huì)有一定的影響和限制。本文介紹了4種快速成型的制模技術(shù)，分別為：

（1）光固化快速成型工藝技術(shù)

采用這種技術(shù)直接制造出來(lái)的樹脂模具，具有很強(qiáng)的柔韌性，一般規(guī)模較小的塑料零部件模具的批量生產(chǎn)都采用這種工藝技術(shù)。

（2）疊層制造技術(shù)

運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，要配用特殊紙材才可以制造紙質(zhì)模具。制造出來(lái)的模具與木模具相比具有的強(qiáng)度是一樣的，而且耐磨性也比較強(qiáng)，采用這種制造技術(shù)不但可以應(yīng)用于小規(guī)模的批量生產(chǎn)，而且由于它具有良好的精準(zhǔn)度與強(qiáng)度，還能夠適用于大型的木模制造。

（3）選擇性激光燒結(jié)快速成型工藝技術(shù)

這種工藝技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于可以采用樹脂和金屬粉等材料進(jìn)行直接制模。

（4）融化沉積技術(shù)

這種制模方法是通過(guò)噴頭將流動(dòng)的材料按照模具的路徑沉積在規(guī)定的位置凝結(jié)成型，再分層沉積，最后凝結(jié)成完整的模具。

1.2.2 間接制模法

這種方法根據(jù)量產(chǎn)原型機(jī)械，首先制造產(chǎn)品的外部形狀，然后再對(duì)原型件進(jìn)行翻制，最后得到大批量的相同模具。間接制模法與直接制模法相比較，在制作過(guò)程中結(jié)合了原型技術(shù)與翻制技術(shù)，因此能夠更好地把握模具的性能以及精準(zhǔn)度，從而使產(chǎn)品的成本能夠得到有效控制和降低。這種制模法一般適用于金屬樹脂、硅膠及噴涂模等，用這種制模方法可以生產(chǎn)出硬質(zhì)模具和軟質(zhì)模具，具體如下：

（1）硬質(zhì)模具

這種模具使用的是鋼質(zhì)材料，快速制造這種模具的方法一般有陶瓷精密制模法和熔模制模法兩種。

（2）軟質(zhì)模具

這種模具使用的材料一般都是軟物質(zhì)，例如樹脂、鋁以及硅膠等等，這些材料的成本相對(duì)較低，而且周期較短，因此主要適用于航空及軍事領(lǐng)域的單件或者是小批量的產(chǎn)品制造，同時(shí)它也適用于一些種類較多以及更新速度較快的一些現(xiàn)代產(chǎn)品制造中。

2 快速模具的主要特點(diǎn)

與傳統(tǒng)模具相比，快速模具具有時(shí)間短、精準(zhǔn)度高以及成本低的特點(diǎn)。完成傳統(tǒng)模具的制造一般要花費(fèi)60天～90天的時(shí)間，在制造較為復(fù)雜的模具時(shí)，制作工序所花費(fèi)的時(shí)間還要再增加，一些不能借助輔助刀具加工的部位，還需要通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，所以說(shuō)傳統(tǒng)的制造模具加工過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。而快速模具主要是以原型件為基礎(chǔ)，加工時(shí)一般只需要用幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間就可以了，加上脫蠟的過(guò)程，大概花費(fèi)4天左右的時(shí)間就可以了。因此，快速模具技術(shù)可以大大縮短模具的加工時(shí)間。

傳統(tǒng)模具在制造及加工過(guò)程中，由于會(huì)用到一些輔助刀具，會(huì)對(duì)刀具產(chǎn)生磨損，因此需要對(duì)已經(jīng)磨損的刀具進(jìn)行多次更換和安裝，這樣對(duì)于模具的精準(zhǔn)度就會(huì)產(chǎn)生影響。而快速模具制造，只需對(duì)不同溫度差下的材料收縮度進(jìn)行掌控，就可以在加工時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)精準(zhǔn)度地控制了。

傳統(tǒng)模具在制造過(guò)程中需要用到電極以及刀具，會(huì)產(chǎn)生大量的廢料也會(huì)有一定的損耗，因此制造的成本相對(duì)較大。而快速模具在制造過(guò)程中是不需要借助任何的輔助工具的，因此也不會(huì)產(chǎn)生廢料和消耗，因此制造模具時(shí)所需的成本也相對(duì)較低。

3 快速模具制造技術(shù)的應(yīng)用研究

目前，很多廠家應(yīng)用快速模具制造技術(shù)的主要目的就是為了減少產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)的時(shí)間。然而，快速模具制造技術(shù)雖然已經(jīng)取得了較為明顯的成果，但是不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。因此要擴(kuò)大快速模具制造技術(shù)的使用范圍及領(lǐng)域。目前快速模具使用的材料是傳統(tǒng)材料，但由于快速模具制造屬于新類型的生產(chǎn)形式，因此日后這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展方向會(huì)側(cè)重于新的工藝技術(shù)或是采用新模具材料，從而能夠開發(fā)出強(qiáng)度更高的金屬模具，使成本在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上得到更大程度的降低，同時(shí)，產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間也將會(huì)大大縮短。除此之外，模具制造的精準(zhǔn)度也應(yīng)該再有所提高。

結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)的快速模具制造技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各類模具制造加工及生產(chǎn)中，它在很大程度上降低了成本，縮短了產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)的時(shí)間，使生產(chǎn)效率得到明顯提高，為產(chǎn)品能夠更早進(jìn)入市場(chǎng)提供了更好的保證。綜上所述，應(yīng)用快速模具制造技術(shù)，不僅符合當(dāng)代市場(chǎng)快速發(fā)展規(guī)律的需求，同時(shí)又能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。