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快速成型磨具制造的常見工藝與案例解析
以快速成型制作的實(shí)體模型，結(jié)合精鑄、金屬噴涂、電鍍及電極研磨等技術(shù)可以快速制造出模具，其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的1/5～1/10，而成本卻僅為其1/3～1/5。根據(jù)模具材料、生產(chǎn)成本、RP原型的材料、生產(chǎn)批量、模具的精度要求已開發(fā)出多種多樣的工藝方法。以下僅對(duì)實(shí)際產(chǎn)品快速開發(fā)的常見工藝方法與案例加以介紹。
1)用快速成型件作母模，制作硅橡膠模
當(dāng)制造的零件件數(shù)較少(批量在20～50件)時(shí)，一般采用以RP原型作母模，采用室溫硫化的有機(jī)硅橡膠澆注制作硅橡膠模。由于硅橡膠良好的柔性和彈性，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無(wú)拔模斜度(甚至有一定倒拔模斜度)以及具有深凹槽的零件來(lái)說(shuō)，制件澆注完成后均可直接取出。該工藝方法可以快速、容易而廉價(jià)地小批量生產(chǎn)各種塑料零件和石蠟?zāi)Ｐ?，在航空航天、體育用品、玩具和裝飾設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。制作生產(chǎn)周期為1周左右。成本為鋼模的1/15-1/20。 云南光學(xué)儀器廠開發(fā)的望遠(yuǎn)鏡外殼快速模具制作案例。通過(guò)制作RP模型，采用硅橡膠模翻制ABS塑料樣件，云南光學(xué)儀器廠快速地實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品開發(fā)，含RP原型，制作生產(chǎn)周期為6天。
2)金屬噴涂(Metal Spraying)制模法
當(dāng)模具要求的壽命在3000件以下時(shí)，一般采用以RP原型作母模，將低熔點(diǎn)的熔化金屬(如鋅鋁合金)充分霧化后以一定的速度噴射到母模的表面，形成模具型腔表面，充填背襯復(fù)合材料，制作鋅鋁合金軟模具。該工藝方法簡(jiǎn)單，周期短，型腔表面及其精細(xì)花紋一次同時(shí)形成。其制作周期為1～2周，成本為數(shù)控法加工鋼模的1/3-1/5。國(guó)家節(jié)水灌溉中心開發(fā)的滴灌用滴頭快速模具制作案例。通過(guò)制作滴頭RP模型，采用金屬噴涂制模法制作鋅鋁合金軟模具，注塑成型1000件滴頭產(chǎn)品，用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉試驗(yàn)，國(guó)家節(jié)水灌溉中心快速地實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品的試制，含RP原型，制作生產(chǎn)周期為2周。
3)用快速成型件作母模，制作鋼模
當(dāng)模具要求的壽命在3000件以上時(shí)，可以采用以RP原型作母模，翻制由環(huán)氧樹脂與碳化硅混合物構(gòu)成的整體研磨輪(3D砂輪)，在石墨電極成型機(jī)上研磨出整體石墨電極，或利用電化學(xué)原理通過(guò)電鑄的方法使銅沉積在RP原型表面約2～3mm厚，移去RP原型，得到電極殼體，充填背襯材料，制成整體銅電極。利用以上整體石墨電極或整體銅電極通過(guò)電火花加工制造鋼模具。該模具制造工藝方法避免了CNC加工，節(jié)約了CNC編程及加工時(shí)間，復(fù)形精度也較高。其模具制作周期為3～4周，成本為數(shù)控法加工鋼模的1/2?/FONT>1/3。 圖1.6為一拖集團(tuán)公司開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)用連桿快速模具制作案例。通過(guò)制作連桿RP模型，采用石墨電極整體成型技術(shù)制作連桿石墨電極，通過(guò)電火花加工制造連桿鋼模具。制作生產(chǎn)周期為3周。
