成型技術論文

　　為迎合市場需要將產品快速推向市場並佔據先機，快速成型技術將是解決這一問題的關鍵。這是小編為大家整理的快速，僅供參考!

　　快速篇一

　　快速成型技術的應用

　　摘要：為迎合市場需要將產品快速推向市場並佔據先機，快速成型技術將是解決這一問題的關鍵。快速成型技術***以下簡稱RP***是一種集計算機輔助設計、精密機械、數控鐳射技術和材料科學為一體的新興技術，採用離散堆積原理，將所設計物體的CAD模型轉化為實體樣件。由於此技術採用三維形體轉化為二維平面分層製造的原理，對物體構成複雜性不敏感，因此物體越複雜越能體現它的優越性。

　　關鍵詞：快速成型 模具 RP

　　一、快速成型的應用

　　以 RP 為技術支撐的快速模具製造 RT***Rapid Tooling***也正是為了縮短新產品開發週期，早日向市場推出適銷對路的、按客戶意圖定製的多品種、小批量產品而發展起來的新型製造技術。由於產品開發與製造技術的進步，以及不斷追求新穎、奇特、多變的市場消費導向，使得產品***尤其是消費品***的壽命週期越來越短已成為不爭的事實。例如，汽車、家電、計算機等產品，採用快速模具製造技術制模，製作週期為傳統模具製造的 1/3～1/10，生產成本僅為 1/3～1/5。所以，

　　工業發達國家已將 RP/RT 作為縮短產品開發時間及模具製作週期的重要研究課題和製造業核心技術之一，我國也已開始了快速製造業的研究與開發應用工作。

　　二、基於 RPM 的快速模具製造方法

　　模具是製造業必不可少的手段，其中用得最多的有鑄模、注塑模、衝壓模和鍛模等。傳統制作模具的方法是：對木材或金屬毛坯進行車、銑、刨、鑽、磨、電蝕等加工，得到所需模具的形狀和尺寸。這種方法既費時又費錢，特別是汽車、摩托車和家電所需的一些大型模具，往往造價數十萬元以上，製作週期長達數月甚至一年。而基於 RPM 技術的 RT 直接或間接製作模具，使模具的製造時間大大縮短而成本卻大大降低。

　　1、用快速成形機直接製作模具

　　由於一些快速成形機制作的工件有較好的機械強度和穩定性，因此快速成形件可直接用作模具。例如，Stratasys 公司 TITAN 快速成形機的 PPSF 製件堅如硬木，可承受 300℃高溫，經表面處理***如噴塗清漆，高分子材料或金屬***後可用作砂型鑄造木模、低熔點合金鑄造模、試製用注塑模以及熔模鑄造的壓型。當用作砂形鑄造的木模時，它可用來重複製作 50～100 件砂型。作為蠟模的成型模時，它可用來重複注射 100 件以上的蠟模。用 FDM 快速成形機的 ABS 工件能選擇性地融合包裹熱塑性粘結劑的金屬粉，構成模具的半成品，燒結金屬粉並在孔隙滲入第二種金屬***鋁***從而製作成金屬模。

　　2、用快速成形件作母模，複製軟模具***Soft tooling***

　　用快速成形件作母模，可澆注蠟、矽橡膠、環氧樹脂、聚氨脂等軟材料，構成軟模具，或先澆注矽橡膠、環氧樹脂模***即蠟模的壓型***，再澆注蠟模。其中，蠟模可用於熔模鑄造，而矽橡膠模、環氧樹脂模等可用作試製用注塑模或低熔點合金鑄造模。

　　3、用快速成形件作母模，複製硬模具***Iron tooling***

　　用快速成形件作母模，或據其複製的軟模具，可澆注***或塗覆***石膏、陶瓷、金屬基合成材料、金屬，構成硬模具***如各種鑄造模、注塑模、蠟模的壓型、拉伸模***，從而批量生產塑料件或金屬件。這種模具有良好的機械加工效能，可進行區域性切削加工，以便獲得更高的精度，或鑲入嵌塊、冷卻系統、澆注系統等。用金屬基合成材料澆注成的蠟模的壓型，其模具壽命可達 1000～10000件。

　　4、用快速成形系統製作電脈衝機床用電極

　　用快速成型件作母體，通過噴鍍或塗覆金屬、粉末冶金、精密鑄造、澆注石墨粉或特殊研磨，可製作金屬電極或石墨電極。

　　三、基於 RP 的快速模具製造的應用

　　利用矽橡膠模***Silicon Rubber Mold***製作佛頭、線圈矽橡膠有很好的彈性和複製效能，用它來複制模具可不考慮拔模斜度，基本不會影響尺寸精度，而且這種材料有很好的切割效能，用薄片就可容易地將其切開且切面間非常貼合，因此用它來複制模具時可以先不分上下模，整體澆注出軟模後，再沿預定的分模面將其切開，取出母模，即可得到上下兩個軟模。

　　1、試驗用裝置和材料

　　所用的裝置：Stratasys 的 Titan 快速成形機、HVC-1 真空注型機和恆溫箱。所用的材料：日產KE-1310ST 透明矽橡膠、日產 CAT-1310 固化劑***澆注時，KE-1310ST 與 CAT-1310 以 100：10混合***和 PX215 真空注型硬制聚氨脂樹脂***異氰酸脂，多元醇 1∶1 混合***。

　　2、制模工藝路線

　　使用UG、PRO-E、Solid Edge 等軟體進行三維實體造型，以 STL 檔案格式儲存;將檔案輸入快速成形機作出製件原型，處理後作為矽橡膠母模;組合模框後將矽橡膠和固化劑的混合物澆注於框中，通過真空脫泡、固化後剖切取出母樣即得矽膠模;最後在真空注型機中澆注塑料樣件。

　　3、製作矽膠模具時的注意事項

　　對加成型矽橡膠而言，不要在室溫下固化，而以 40℃～60℃加溫固化;分模面的選取一定要注意將外觀面朝下，在內觀面的合適位置上放置膠棒;如果零件有倒鉤，可以在矽膠模上作 45°切口，但注意不要割斷;在一些樹脂不易流滿的死角處，一定要做氣孔;對不容易進行分模的原型件，可以噴少許離型劑。

　　此外，對形狀複雜***倒鉤、斜面很多***，兩半模無法滿足脫模條件的情況，開模時可以將矽橡膠模具剖開成數塊來處理。但要注意，在澆注塑料件的時候合模應精確，否則會因模具的錯位或合模不緊而影響澆注品的精度。

　　4、應用圖例

　　下圖分別是我們製作的佛頭和線圈模具的照片.

　　四、RP的快速模具製造需解決的問題

　　利用RP 技術發展快速模具製造技術還存在以下主要問題需要解決或者說需要進一步提高。

　　***1*** 表面質量如何滿足模具的要求，否則無法承受如注射成型這樣的高壓。

　　***2*** 尺寸精度如何滿足模具製造的要求，尤其是製造較大模具時，尺寸更不穩定。

　　***3*** 用作母模時的強度，耐熱和耐腐蝕性，形狀和尺寸的時效問題。

　　***4*** 塑料或樹脂類模具的導熱性很差，導熱差雖然帶來了可用較低注射壓力的好處，但生產週期太長也必須考慮。

　　***5*** 多數所謂金屬模具都需要最後滲銅，這就造成這種金屬模具的使用溫度不可太高，可能超過500 ℃就不行了。

　　***6*** 使用壽命的進一步延長和使用成本的進一步降低。

　　***7*** 目前所能製造的模具的體積都很小，怎樣製造大型模具?

　　***8*** 受不可缺少的後處理工序的限制，目前還不能製造具有很小細節特徵的模具，尤其是具有內凹形狀的模具。

　　***9*** 目前快速成型方法所能成型的材料種類及其有限，需要開發新型材料。

　　五、結束語

　　快速成型技術的應用已從原型製造發展到模具製造，使傳統的模具製造技術煥發出新的活力，同時快速成型技術在快速模具製造領域的成功應用無疑會給快速成型技術的進一步發展注入新的生命力。需要注意的是：

　　***1*** 隨著快速成型技術的進一步發展，它在小批量生產和單體複製領域還是大有可為的。

　　***2***快速成型技術對模具製造的貢獻，雖然現階段製作的快速模具質量和壽命還不太盡人意，實踐證明仍然可以應用於中小批量的注塑成型和模壓鑄造，相信快速模具製造技術會在短期內有很大突破。

　　參考文獻

　　[1] 賴耀平，劉美堅 基於RP的快速制模技術 模具製造 2003 第18期

　　[2] 鄧明，彭成允 RP技術在模具製造中的應用 鍛壓技術 1999第6期

　　[3] 焦向東，鄧雙成，張沛等 基於快速成型原理的模具製造技術 石汕化工高等學校學報 2002 第1期

　　快速篇二

　　淺談快速成型技術

　　【摘 要】本 篇文章簡單介紹了快速成型技術的起源、優點和特點，同時分析了快速成型製造技術的應用及未來發展方向，工業產品造型設計及製造利用了此項技術，可以很大程度的提高設計及製造水平、縮短設計開發、生產製造週期、降低產品開發期間的成本，具有廣泛的應用前景。

　　【關鍵詞】快速成型製造技術;產品造型設計;特點;優越性;應用;發展趨勢

　　中圖分類號： S776 文獻標識碼： A 文章編號：

　　【引 言】隨著經濟的飛速發展，人們的生活水平不斷提高，人們要求可以實現產品功能的同時，對產品的造型也提出了更高的要求。一個成功的產品必須注意造型的設計，產品造型體現了設計者的意圖和使用者的權利，只有把設計者的意圖與使用者的需求統一起來，產品才能成為一個成功的產品。這樣，對產品造型設計及製造提出了更高的要求，此時，快速成型製造技術便引入到產品造型設計和製造中。

　　起源

　　快速成形技術又可以叫做快速原型製造***Rapid Prototyping Manufacturing，簡稱RPM***技術，產生於20世紀80年代的後期，是基於材料堆積法的一種高新制造技術，被認為是近20年來製造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層製造技術、數控技術、材料科學、鐳射技術於一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接製造零件，從而為零件原型製作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。即，快速成形技術就是利用三維CAD的資料，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。

　　快速成型技術發展至今，以其技術的高整合性、高柔性、高速性而得到了迅速發展，傳統的快速成形技術使用的是“去除”加工法，即部分去除大於工件的毛坯上的材料來得到工件。而全新的快速成型技術使用的是“增長”加工法——用一層層的小毛坯逐步疊加成大工件,將複雜的三維加工分解成簡單的二維加工的組合。因此，傳統的加工機床和模具不需要採用，而且工時只用傳統加工方法的10%～30%，成本則為傳統加工成本的20%～35%，就能直接製造出產品樣品或模具。由於快速成形具有上述突出的優勢,所以近年來發展迅速,已成為現代先進製造技術中的一項支柱技術，實現並行工程***Concurrent Engineering,簡稱CE***必不可少的手段。

　　優點

　　不需要準備任何模具、刀具和工裝夾具，快速成型技術可以直接呼叫產品設計資料，快速製造出新產品的樣件或者模具。因此，快速成型技術的推廣應用，可以極大的縮短新產品開發週期、開發的成本得到了降低、開發的質量得到了保障。從傳統的"去除法"到今天的"增長法"，從必須依賴模具進行製造，發展到不需要模具就可以實現製造，這就是快速成型技術對製造業產生的革命性意義。

　　特點

　　RP技術將一個實體的複雜的三維加工分散成一系列層片的加工，大大降低了加工難度，具有如下特點：

　　⑴快速的成型全過程，適合目前激烈的產品市場;

　　⑵任意複雜形狀的三維實體都可以製造;

　　⑶使用CAD設計軟體，設計完成後可以直接進行製造，具有直觀性和易改性;

　　⑷成型過程無需專用模具、刀具和夾具，既節省了費用，又縮短了製作週期。

　　⑸技術的高度整合性，既是現代科學技術發展的必然產物，也是對它們的綜合應用，高新技術 特徵鮮明。

　　上述特點決定了RP技術主要適合於新產品開發過程中，單件的快速製造及小批量零件製造，複雜形狀零件的製造，模具與模型設計，也適合於難加工材料的製造，外形設計檢查，裝配檢驗等。

　　應用

　　在機械製造領域的應用

　　由於RP技術自身的特點，使得其在機械製造領域內，多用於產品開發過程中單件快速製造和小批量生產。有些形狀複雜的零件只需單件或少於50件的小批量，此類產品通過開模後再生產，成本高，週期長。一般可用RP技術直接進行製造，成本低，週期短。將快速成型技術與傳統的模具製造技術相結合，模具製造的開發週期縮短，生產率提高，有效的解決了模具設計與製造這個薄弱環節。快速模具製造是RP技術最具潛力的應用領域，其生產能力和產生的經濟效益是不可估量的。

　　根據材質不同，間接制模法生產出來的模具一般分為軟質模具***Soft Tooling***和硬質模具***Hard Tooling***兩大類。軟質模具是用矽橡膠、環氧樹脂、低熔點合金、鋅合金、鋁等軟質材料製作的模具。軟質模具生產製品的數量一般為50～5000件，對於上萬件乃至幾十萬件的產品，仍然需要傳統的硬質模具，硬質模具指的就是鋼質模具，利用RP原型製作鋼質模具的主要方法有熔模鑄造法、電火花加工法、陶瓷型精密鑄造法等。

　　發展方向

　　RP技術現在已經在許多領域裡得到了應用，顯示出極大的優越性，但它仍有一定的侷限性，使用RP技術製造，其可成型的材料有限，加工精度比較低、單件成本高、強度和耐久效能還不能滿足使用者的要求，在一定程度上阻礙了該技術的推廣和普及。

　　快速成形技術下一步研究開發工作主要在以下幾方面：

　　⑴改善快速成形系統的可靠性、生產率和製作大件能力，尤其是提高快速成形系統的製造精度;

　　⑵開發經濟型的快速成形系統，降低單件成本;

　　⑶改進快速成形技術的方法和工藝創新;

　　⑷加速其在快速模具製造中的應用;

　　⑸開發效能良好的快速成形材料;

　　⑹開發快速成形的高效能軟體等。

　　總而言之，快速成型技術是一種新型成形方法，雖然問世不久，但已廣泛應用於許多領域中，給許多行業帶來了巨大的經濟效益。隨著市場一體化競爭的日趨激烈，要求新產品開發和生產週期越來越短，這為快速成型技術的生產與發展帶來了廣闊的空間。RP技術將會被越來越多的企業所採用，對企業的發展發揮起到越來越重要的作用，並將給企業帶來豐厚回報，其自身也將獲得更大的發展。

　　參考文獻

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　　[5]宋天虎 ·我國快速成型製造技術的發展與展望 【J】·中國機械工程，2000。

　　[6]陳嬋娟·快速成型技術的現狀及發展趨勢【J】·湖南科技學院學報 ，2011，***08***。