快速模具制造技术的现状及其发展趋势

华金顺

南方中金环境股份有限公司

快速模具制造技术的现状及其发展趋势

华金顺

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快速模具制造技术作为一门新兴的技术，使模具制造业的发展迈上了一个新的台阶，被誉为世界新时代发展的重要技术之一。快速成形与制造作为快速模具制造技术的基础，广泛应用于医疗、航空、家电和汽车制造等行业。尤其在汽车制造业，其应用非常广泛。本文通过对快速模具制造技术概念和现状的分析，阐述快速模具制造技术发展趋势及未来发展建议。

模具技术；快速模具制造；现状；趋势

模具制造行业的发展在近几十年来非常迅猛，现阶段模具制造行业的年产量已经远超有色金属以及钢铁的年产量总合，目前模具在航天航空、仪表、机电以及汽车等行业及人们生活有关的各领域当中得到了很好的应用。依照国内外目前的模具市场发展情况来看，在我国模具业进行有效调整以后，模具制造的比例也将会持续增大。模具制造技术的水平是评价国家制造业综合水平的一个重要参考指标。

1 机械模具技术的应用现状分析

1.1 激光技术

在模具制造中激光加工技术应用较为广泛，比如：特殊模具及快速成型等方面。在模具制造业中应用激光技术的有：刻字、打孔及激光切割，目前的激光技术还有很多地方需要完善，比如激光功率、加工厚度、切割精度等都难以满足很多情况下模具制造加工的实际需求。

1.2 CAD技术

在模具的设计制造中，第一步就是进行模具设计，设计者一般会使用电脑先建立一个产品三维模型，其后再依照产品的三维模型来对模具的结构进行设计与优化。而三维的CAD造型软件一般像CATIA、UG等都提供了一个非常便利的设计平台给模具设计师，而这些三维CAD软件具有显示逼真的效果、编辑修改尺寸驱动能力以及曲面造型的强大功能都能让设计者轻松的将自己设计意图表现出来，在最大程度上将自己所想的东西完整表现出来。并且其制品的体积以及质量等物理参数都能进行计算以及保存，也在一定程度上为后面将要进行的模具成型分析打下一定的基础。于此同时，这些软件也会有独立的模具设计模块，它能提供很好的模具分型面工具，即使成型的零件非常复杂也能自行生成，并且具有品种非常的齐全的标准零件库、典型的模具结构以及模架库等可以直接选择调用，并且调用过程也相对较简单，在一定程度上这些功能能使设计模具的时间大大缩短。

1.3 直接制模技术

相对于间接制模技术，直接制模技术在模具制造过程中对于模具CAD数据的精准度要求比较高。它将会成为未来模具制造技术的主流发展方向。直接制模技术是利用RP系统把CAD图纸上的数据直接应用到将要生产的模具上，并直接制造出相应的模具，所以该技术要求数据必须精确，利用该技术生产出的模具质量、性能均比较高，也具有很高的模具使用寿命；同时模具制作工序比间接制模法简单，缩短了模具生产周期，为企业节约了时间成本。当然，由于该技术在精准度上要求比较高，目前还难以在工厂大规模普及应用。

实际中，已经可以通过快速成形机进行模具的直接制作。快速成形机制作出的工件具有较好的机械性能，工件的模型和尺寸比较稳定，这种快速成形工件可以直接作为模具使用。使用PPSF制作的工件很是坚硬，可以经受300℃的高温。如果在其表面喷涂清漆和高分子材料，就可用于砂型铸造木模和低熔点合金快速制模工艺中。

1.4 三维打印技术(TDF)

这种技术不依赖激光，它是通过喷头喷射出液态材料形成三维实体，当然这种液态材料也是有要求的，它不能像水一样，完全没有可塑性，要求需要具有一定的可塑性，能够很好地形成实体。这种技术的应用范围还是比较广泛的，比较常见的就是应用在制作陶瓷上。

2 我国快速制模技术发展趋

2.1 一体化

随着社会经济的不断发展，科学技术也在进行不断融合，各个领域中的技术也在互相渗透，而模具技术一体化就是整合了电子技术与机械设备，让电子运输、机械模具、自动化及网络信息等技术能进行综合应用，以此来服务模具工业。在模具技术一体化中不仅只包括技术，同时还包括产品，如果技术研究脱离了产品，那么就没有任何实质性的意义，缺少了产品的研究是毫无价值的。应用现代的一体化技术所生产的高质量产品是模具一体化技术研究的最终目的。

2.2 快速成型模具制造应用

RP的快速模具制造的方法一般有两大类：一是直接法，二是间接法。不同的方法使用于不同的情境，制作工艺也是不尽相同的，但是制造出来的产品质量确实一样的好。前者体现在选择性激光烧结法上，这种方法制造出来的模具，可以使用非常长的时间。但这种方法也是优缺点的，就是在烧结过程中，材料可能会发生收缩现象，这种收缩现象是比较难以控制的，所以制造出来的模具的精确度不是很高，需要反复地实验。

软质模具因其所使用的软质材料(如硅橡胶、环氧树脂等)有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行，以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。目前，软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。

2.3 模具扫数字化系统及扫描

模具扫描系统以及高速扫描机拥有从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的一系列功能，这样对模具研制的制造周期进行了缩减。在已有的数控铣床及加工中心上安装快速扫描系统，可以实现对数据快速采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。

快速制模技术将在制造业中发挥越来越重要的作用。我国只有加大投入，迎头赶上，才能在新一轮制造技术竞赛中不被落下。也只有研发出适合我国国情和市场需要的制模技术，才能推动制造业的良性发展，提高企业经济效益，促进国民经济的整体快速发展。

[1] 张海鸥.快速模具制造技术的现状及其发展趋势[J].模具技术，2000(6).

[2] 黄杰东.快速模具制造技术[J].四川职业技术学院学报，2006(4).

[3] 李大鑫，张秀棉.模具技术现状与发展趋势综述[J].模具制造，2005(2).