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快速制模和快速制造的新进展3 N2 `' B) E/ t$ x
* f6 ~8 g& t& q一、引言 0 e8 W- S% L9 k+ G; T
模具是生产各种产品的重要工具。快速制模是以快速成形技术为基础的模具制造技术。快速成形技术是20世纪80年代后期发展起来的新兴技术。由于它对产品创新及其快速实现的推动作用很大,越来越受到人们的密切关注。 E/ f) i3 L9 }4 T) ~! O' M
据不完全统计,到2002年为止,世界上大约有近百家公司和研究单位开发了不同的快速成形系统,在全球已安装了近万台快速成形设备,历年增长情况。
% t; f9 I0 U5 V% N目前占主导地位的快速成形技术有4类:
+ _6 [: `2 W9 Q5 q(1)激光液态树脂固化(SLA),约占24%;
- ?# a' ]1 \7 W(2)丝材熔融涂覆(FDM),约占20%; 5 q# [" K1 c# L* C
(3)选择性激光烧结(SLS),约占9%;
0 U7 H# D% Q% b$ P6 w6 ~' M9 l) U0 H(4)薄材叠层制作(LOM),约占9%。
w. |4 l5 I' E; `& H! o 从快速成形应用地区分布看,大约45%的快速成形机安装在美国和加拿大,28%的快速成形机安装在亚太地区,而欧洲只占25%左右。 6 C6 Z+ ~: H8 z/ @- B- i( }' P
我国在高等院校和企业中大约已经安装150台左右不同类型的快速成形机,但是快速制模和快速制造的研究和应用尚处于起步阶段。
O: j' U6 ^7 q' |/ p7 E* H* q 二、快速制模
1 e% V8 e2 [5 M* j* B* i# I# R, l. R 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,使模具制造周期短、成本低、经济效益好,在精度和使用寿命方面能满足生产要求。 0 p% D$ Y: n. g" d h- K
快速制模有三类方法:母模制作、直接制模和间接制模。
# C4 A3 i! L( O, s( ? 用各种快速成形工艺制做的原型件都可以作为母模。利用不同的转换技术和方法,将母模复制成所需要的模具。
3 C5 J6 J% n9 b9 `: f 例如,对小批量新产品试制,用快速成形制作母模后,可以很方便地复制成硅胶摸,然后借助真空浇注工艺,可用硅胶模直接制造塑料零件。 : H, w+ w; ]! }" M6 v9 @
再如,如果希望获得金属零件,则可通过硅胶模先真空浇注出熔模(易融塑料或蜡),然后采用熔模铸造,可制出一定数量的金属零件。
2 g$ {3 ?* J% z9 J! Y" `* \: l" } 一辆摩托车的曲轴箱体试制过程(SLA母模→胶模→蜡模→失蜡铸造→铸铝件)此外,我国第一汽车集团采用LOM速成形工艺制作原型件,表面进行特殊耐磨外理后,直接代替木模铸造发动机气缸体也取得了非常良好的效果。采用LOM快速成形工艺制作的纸基模具如图3所示。
3 Y; L0 p; a" ]1 ~4 f 近年来,采用金属粉末选择性激光烧结(SLS)工艺直接制作模具获得越来越广泛的应用。它可在快速成形机上直接将金属粉末烧结成为模芯,而无需经过任何中间铸造工序,故称为直接制模。目前主要有两种不同的工艺方法: + ?+ H* C) g1 y) z+ o2 A. [$ j
(1) 将金属粉末(青铜和碳化镍,钢)用激光烧结成密度约75%的模具零件,再在真空箱中把环氧树脂渗入25%孔隙中,然后在160°C 烘箱中处理2小时,硬化后进行表面抛光。 |
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