快速模具制造技术优化

市场经济的不断发展，促使现代制造业的产品向着快更新、短生命周期的方向发展，产品的生产要求多品种、小批量，周期短，这就促进了模具的生产朝着制造周期短、成本低的快速经济方向发展。传统模具制造过程复杂，生产效率低，费用高，制造方法柔性较差，一旦设计存在小瑕疵或有改变，原有模具基本报废，必须重新制作。这往往成为新产品设计和制造发展的瓶颈。而快速成形制造技术出现及其技术特点为快速模具制造提供了技术支持。模具快速制造是快速成形制造技术的重要应用。本节重点介绍以激光作为热源的快速模具制造技术。

4.5.6.1 快速模具制造技术的应用及其分类

快速模具制造技术是一项采用快速成形制造工艺及相应的后续加工进行模具制造的技术，由于其技术集成程度高，从CAD数据到物理实体转换过程快，制作模具的周期仅为传统模具制造技术的1/10～1/3，生产成本仅为其1/5～1/3。利用快速模具制造技术可以使复杂的型腔曲面无需数控切削加工便可制造。快速模具制造（RT）与快速成形（RP）有着密切的关系，快速模具制造方法的发展在很大程度上取决于RP技术与新材料的发展。图4.5-1所示为快速模具制造技术的体系结构图。

图4.5-1 快速模具制造技术的体系结构图

快速成形技术的模具制造按制造材料可分为金属模具制造和非金属模具制造；按工艺方法可分为直接和间接模具制造；按其模具强度可分为软质模具和硬质模具制造。软质模具的力学性能、耐热性能和使用寿命低于硬质模具，适用于小批量塑料的低压浇注和常温固化成形，其模具材料有环氧树脂、硅橡胶材料、低熔点合金、锌合金和铝合金等。软质模具的制造成本较低，制造方便，精度较高而表面粗糙度值较小。硬质模具多由金属材料制造，模具强度、表面硬度、耐热性和使用寿命均比软质模具高，主要用于塑料注射加工模具，目前的发展方向是制造高精度、应用范围广阔的硬质模具。表4.5-22给出了按工艺方法分类的快速模具制造技术及其特点。

4.5.6.2 快速金属模具制造技术的应用

利用RPM技术的金属模具直接制造工艺，因其不需要工艺转换，在缩短制造周期等方面具有很大的优势，因而备受各国研究工作者的关注。表4.5-23给出了利用现有的RPM工艺直接得到金属模具的几种快速金属模具制造工艺的应用。

表4.5-22 快速模具制造技术的分类及其特点

表4.5-23 几种快速金属模具制造工艺的应用

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表4.5-24列出了几种快速制模方法的有关性能参数。间接制模法生产的模具表面质量和尺寸精度都较直接法高，制作大型模具时，间接法较直接法具有更大的优势。现有的RPM技术尚不能直接快速地制造能满足工业化批量生产要求的高精度、高性能、高表面质量的复杂形状的金属模具。

表4.5-24 几种快速制模方法的有关性能参数