摘要：快速成形与制造是一个复合型的技术，其涵盖范围十分广泛，包含激光学、计算机控制技术等许多目前先进的科学技术。目前已应用于我国制造行业的方方面面，为实现国内制造业的产品快速规模化生产提供基础。快速形成与制造技术的飞速发展推动了以快速形成与制造技术为基础的快速模具制造技术的发展。
关键词：现代快速模具；制造技术；应用
引言
现代产业竞争越来越激烈，产品的生命周期也越来越短，现代产品的发展趋势已向轻、薄、短、小、高精度、多功能、人性化的方面发展，使产商背负的研发更新压力越来越沉重。加之顾客不但要求产品具有良好的性价比，更期望自己的需要能得到时效上的满足。而快速模具技术的特色就是“快”，能加速新产品的开发上市，因此，本文就快速模具技术的应用进行研究。
一、快速模具制造技术产生的背景
模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。传统制作模具的方法是：对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工，得到所需模具的形状和尺寸。这种方法既费时又费钱，特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具，往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。基于RPM技术的RT直接或间接制作模具，使模具制造时间大大缩短而成本却大大降低。由于产品开发与制造技术的进步，及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向，使产品的寿命周期越来越短已成为不争事实。
二、快速制模技术的发展简况
2.1间接制模法
在直接制模法尚不成熟的情况下，目前具有竞争力的RMT技术主要是粉末烧结、电铸、铸造和熔射等间接制模法。但铸造法和粉末烧结法尺寸变化大，制模精度不高。电铸复制精度虽高，但制模时间长、受电铸材料种类限制且需处理废液污染。熔射法具有模具材料种类和制模尺寸规格限制小、复制精度高等优点。
2.2直接制模法
直接法尤其是直接快速制造金属模具（DRMT）方法在缩短制造周期、节能省资源、发挥材料性能、提高精度、降低成本方面具有很大潜力，从而受到高度关注。目前的DRMT技术研究和应用的关键在于如何提高模具的表面精度和制造效率以及保证其综合性能质量，直接快速制造耐久、高精度和表面质量能满足工业化批量生产条件的金属模具。目前已出现的DRMT方法主要有：以激光为热源的选择性激光烧结法（SLS）和激光生成法（LG）；以等离子电弧等为热源的熔积法（PDM或PPW）；喷射成形的三维打印法（3DP）。
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等离子熔积法（PDM）具有使用材料范围广、能获得满密度金属零件的特点。起源于前德国Kruoo和Thvssen公司的埋弧焊接，能够实现大型或特大型容器的成形焊，其机械性能、组织优于铸锻组织，通过适当选择工艺参数可以减少残余应力和裂纹发生，提高堆焊高度。此外，薄钢板的LOM技术也可制造金属模具，但叠层间需焊接等紧固处理，且材料利用率低，薄板热变形也影响成形精度和粗糙度。
三、快速模具制造技术的应用领域
3.1在汽车工业领域的应用
在汽车工业领域，汽车覆盖件的材料较薄，尺寸较大，形状特殊，对表面质量的要求较高。将快速模具制造技术应用其中，可对覆盖件进行特别的设计，传统的通过数控铣进行的机加工制造不但投资较大、风险更高，并且其生产周期相对较长。而基于快速模具制造的熔射高熔点合金的快速制造模具技术，不但制模的精度更高，表面质量更好，所生产出来的产品还可以形成批量生产的能力，对占领市场具有较强的竞争力。
3.2在军事领域中的应用
快速成型和制造技术的优点十分明显，其不但适用面广且制造柔性较高。在军事领域中，在经过一段时间的加工后，其经济性与加工设备方面的优越性能够体现出来。例如，依照瓦片的快速原型能够翻制出石墨电极研磨研具用砂轮，还可以通过砂轮在石墨电极研磨机上研磨出瓦片的石墨电极，或通过瓦片石墨电极加工瓦片精铸模具等。因此，从整个瓦片的快速制造过程来讲，研具用砂轮制造、石墨电极成型及研磨等是能达到基本要求。
3.3 在航空航天领域中的应用
在航空航天领域中，快速模具制造技术得到充分运用。例如在新型火箭发动机泵壳原型件的制造过程中，通过传统机加工的方法是难以完成加工工作的，而通过快速模具成型技术后，能按照要求制作相关的塑料样件，模具母模可通过翻制硅胶模定型，在把母模固定在铝标准模框中后，再浇入事先配好的硅橡胶，通过12-20h的静置后，再把母模取出。经过两个月的制造后，一件合格的泵壳铸件就会产生并进行装机运行。
四、快速模具制造技术的发展瓶颈与发展趋势
4.1 快速模具制造的发展瓶颈
（1）直接法进行比较后发现，以快速原型与铸造、喷涂等工艺相结合的间接模具快速制造方法在实用方面具有明显优势，但由于工序的增加，精度变得难以控制，使得快速模具制造的优势无法得到充分体现。
（2）在采用电铸和喷涂法等方法进行原型表面壳型制造工艺的过程中，导热性与界面相结合的问题会对模具的寿命与生产过程造成负面影响。
（3）直接快速模具制造方法具有一定的发展瓶颈，例如在表面和尺寸精度方面，或在力学性能、模具种类和模具成本及模具大小等方面，无法全面满足模具的工艺要求。
4.2 快速模具制造的发展趋势
（1）金属壳体与树脂或者陶瓷背衬等相结合的间接快速模具的使用范围与性能在使用的过程中往往会受到一定限制，因此，可以选择材质灵活度较高的铸造方法，通过制造全金属材质的注射和冲压及压铸等主导模具的方式，使其得到迅速发展。
（2）对直接快速模具制造来说，因为不需要一些中间工序，因此在表面与尺寸精度及力学性能与模具种类等方面，会得到一定改善，其成本也会因此得到一定程度的降低。
（3）对快速模具制造而言，其主要目的在于能对产品进行快速的开发和制作，为了将传统制造工艺得到进一步发展，应进一步扩大快速模具的使用范围，降低快速模具的制造成本。
（4）在目前情况下，快速模具制造一般通过传统模具材料进行，因为快速制模作为一种新工艺出现，因此，针对其特征能开发出更加新型的模具材料与成型工艺，会成为今后的一个重点研究方向。
结束语：在当今社会，多品种、小批量生产的时代已来临，企业生产过程也被要求在模具使用方面能使生产的产品快速占领市场，获得更加及时的竞争优势。在这一过程中，快速模具制造技术得到了越来越多人的关注，这种新技术或制造工艺更为简单，且生产周期短，成本较低，这种新的模具制造技术未来将会得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1]李庆，吴亚兰.快速模具技术在现代制造技术中的应用[J].机械工程师，2010（11）：47-48.
[2]刘洪军，李亚敏，曹驰.快速模具制造技术分析与发展趋势[J].模具工业，2010（3）：63-66.
论文作者:卓永安
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/30
标签：快速论文; 模具论文; 技术论文; 模具制造论文; 精度论文; 瓦片论文; 电铸论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;