现代机械制造业中成型制造技术的应用分析

汤熊

摘要：现代机械制造业在我国具有较高的地位，其是我国经济发展的的重要支柱。为了使我国的制造业创造出更多的经济效益，近年来，不少新技术被应用于市场。成型制造技术集机械工程、材料科学、数控技术、计算机技术等大成，可以将已经具有数学几何模型的设计快速、自动地物化为零件或原型，使这些原型或零件具有一定的结构、功能。文章就成型制造技术在现代机械制造业中的应用进行了综述。

关键词：现代机械制造业;成型制造技术;应用

0  引言

中国经济发展的支柱产业是现代机械制造业，要想促进我国经济又好、又快发展，必须接轨国际先进的制造技术。进入21世纪后，我国网络技术、计算机技术、传感等高新技术得到快速发展，机械制造业基本实现智能化[1]。与此同时，我国引进了成型制造技术等多项国际先进技术，成型制造技术指的是在计算机控制下，使用离散原理或者堆积原理以及不同方法对堆积材料进行处理，使零件成型。其可以降低生产成本，大大提高生产效率，将之应用于我国现代机械制造业中，有利于促进我国制造业快速发展，从而提高经济实力[2-3]。

1  成型制造技术的概述

成形制造技术是按照三维建模数据来制造零件的一种现代加工技术，该技术在机械制造业中占据又要地位，可以帮助制造工厂快速、准确地完成产品生产。在使用材料选择上，成型制造技术没有局限性，无论是塑料、木质材料，还是金属材料，都可应用这些材料生产工业产品。除了在材料选择上占据一定的优势，成型制造技术在操作效率上也有着惊人的作为，该技术应用于工业生产中不但可以快速、高精确度地制造成品，还可以花费3-4个小时的时间完成大批量成品的制作，对新产品开发或是制造机械零件，都可以快速完成制造。在制作过程中无需借助任何的器械、模具以及工具，这不但能缩短制作与加工时间，而且还能减少加工成本，对提升工厂经济效益具有一定的帮助。由此可见，无论是生产结构复杂的零件，还是生产高数量的零件，都能应用成型制造技术高效实现生产目标。

2  成型制造技术的原理和特点

2.1 分层实体制造

将热熔胶的箔材涂在单面，对零件进行加热处理，这样可以将箔材与零件的面粘接在一起，然后能获取到CAD分层模型的数据信息，再使用激光束對博彩箔材进行切割，设计零件的轮廓凸显出来后，将之与新的一层箔材相叠加，再通过热压装置的作用，粘合箔材和已经切割的材质，接着再次使用激光束做切割处理，反复以上工艺流程，便能完成整个零件的模型[4]。分层实体制造工艺简单，不具有较高的加工成本，且具有较强的可靠性，在制造业中运用此工艺，可以提高工作效率。

2.2 光固化立体制造

光敏树脂是光固化立体造型的原料，光固化立体制造能对计算机的紫外激光进行有效控制，并且将运行轨迹设为零件各分界层面的轮廓，液态树脂对光敏材料进行逐点扫描，然后再逐渐从点到线、面进行扫描，这样可以促使扫描区域的树脂薄层出现聚合反应，零件会逐渐形成薄层截面，当第一层固化后，便要移动升降台一个层片的厚度，并固定好零件，接着再一次扫描原本已经固定好的树脂表层，并将新的液态脂覆盖上去。固定好新的一层树脂薄层截面后，不断重复以上流程，直到整个零件制造完毕[5]。光固化立体制造技术的精准度高，将之运用至现代机械制造业中能提高零件的质量，且原材料的使用率高，从某种程度上来说，此技术可以制造出更加复杂、精细的零件。

2.3 选择性激光烧结

此技术的能量源是二氧化碳激光器，在红外激光束的使用下，粉膜材料可以均匀地烧结在加工的平面上，在此过程中，计算机能科学地控制好激光束，以激光扫描的方式对分层面的二维数据进行扫描[6]。激光束扫描位置的粉末能烧结成一定厚度的片状物体，若是激光没有扫描到粉末，则粉末形态不变。对于这些没有烧结的粉末，可依据物体截层的厚度调整升降台的高度，通过铺粉滚扫描工作台上的所有粉末，重复几次以上工艺，可扫描完所有分层面的二维数据，然后去除多余的粉末，再通过打磨、烘干等多道工序，便能制造出所需要的零件。选择性激光烧结技术加工的强度、精度高，将之运用至现代机械制造业中，可以制造出多样的材料零件。

2.4 熔融沉积成型法

熔融沉积成型法即对热塑性质的材料使用喷头进行处理，使其转变为丝状，然后挤出，接着丝状材料会凝固，最后一层层地堆积成实体零件。熔融沉积成型技术操作简单，成本价格不高，有利于提高零件生产效率，同时，其具有环保的优势，是一项可靠的机械制造技术。

3  成型制造技术在现代机械制造业中的应用

成型制造技术既能用于功能测试方面，又能用于产品概念设计方面，同时还可以应用于模具设计和制造方面，在生活中常见的医疗、家电、汽车以及工艺品制作等行业或领域中也有着广泛的应用。

3.1 快速模具制造

使用成型制造技术生成的实体模型，可以作为模套或模芯，结合的电极研磨、粉末烧结、精铸等技术，能可以快速地制造出产品需要的功能模具，且制造模具的周期不长，仅使用统数控切削方法20%或10%的时间便能制造出模具，这能大大缩短模具研发的时间，且越是复杂的模具，此技术的效益越明显。

3.2 产品设计评估与功能测验

成型制造技术能在几小时或者几天内将CAD模型或者图纸变成实体模型，这能缩短试制的周期，提高设计的质量。在产品设计评估与功能测验中运用成型制造技术，可以将用户对设计的反馈信息快速地获取到[7]。此外，在制造业中使用此技术，可以方便产品制造者对产品的理解加深，将工艺流程、生产方式、费用等进行合理的确定。相比于传统的模型制造，成型制造技术在产品的生产过程中，有较高的精度，且制造速度快，制造者能通过CAD模型随时地对产品进行修改和验证，这样能使产品的设计更加完善。

3.3 医学仿生制造

医学上的CT诊断技术与成型制造技术相结合不仅能够复制人体器官形状或骨骼结构，还能预演手术方案，而且该技术在假肢设计与制作中也发挥着积极作用。借助成型制造技术进行医学仿生制造，要通过快速成型设备将一种生物可降解的材料制造出生成为的三维原型，然后将生物生长因子植入原型中，通过培养液的培养，可降解材料能被生物体取代，形成生物活性组织结构产品，产品既有美丽的外观，又有生物活性，这能为义肢再植等方面的治疗提供新的技术途径。

3.4 精密铸造

将成型制造技术应用于精密铸造中，主要有以下几种情况：其一，熔模制造。传统的蜡模的制造工艺使用蜡制的原型，而在精密铸造中使用成型制造技术，在快速成型设备的作用下，可以直接地生产蜡模，同时蜡模能获得发动机壳体零件。其二，制造精密铸型壳。直接膜壳法制造精密铸型壳，主要依靠的是成型制造技术。铸型壳在成型的过程中，有一层氧化铝粉层在工作台的表面，其厚度与CAD模型的厚度一样，这时将硅胶用微细的喷头喷射出来，形成一层2D轮廓，与硅胶接触到的铝粉会粘结到一起，工作台会降下一层高度，在上面铺设一层新的氧化铝粉，会有新的铝粉粘结到一起，这样层层堆积之下，模型便能成型。这种能获得精密铸型壳的成型制造技术工艺，能促使精密铸造工艺进一步发展。

3.5 产品母模

制造产品母模，过去使用的是去除材料的方法，这对于加工工艺有较高的要求，耗时长，既会浪费原材料，又会花费较多的资金。在产品母模的制造中运用成型制造技术，可以解决以上问题。使用成型制造技术制作产品母模，可以将砂型铸造用的木模通过快速成型件代替，使快速成型件为母模，这样产品母模的复杂程度可以不受加工设备的结构所限制。总之，在翻制快速经济模具的制造中使用成型制造术，优势明显，能提高制造的效率。

3.6 艺术品的制造

建筑装饰品与艺术品都是根据设计者的灵感来进行构思、设计，在传统工业制作上制作艺术品需要在图纸上临摹，建立基本的模型，才能开始制作成品的样本，这不仅耗费时间和人力，还会因为实际与图纸设计的误差而出现成品比例不协调的错误，增加不必要的加工工序造成成本的浪费。而成型制造技术在艺术品制造中的应用，可以带来积极的作用，其不仅能准确呈现艺术品的设计数据，还能缩短艺术品成形的时间，在各方面成本上都带来一定的效益。即使艺术品外观结构复杂或内形制作材料要求高，也能实现生产制造，并确保制作质量。通过依照艺术品设计原型，并借助计算机技术与设计软件详细核算艺术品的相关数据，可便于设计人员随时随地的制造出样品。此外，艺术品设计人员还能通过网络平台或信息技术将艺术品设计的相关数据输送给生产厂家或生产车间，使厂家能够快速接收到数据，缩短产品生产所耗时间，同时也有利于设计人员与生产人员沟通交流，以及时发现和解决问题，这既能保证效率，又能保证质量。这样不仅能加快制作时间，还能最大限度避免错误，提高艺术品制作的效率，减少成本的浪费。

4  结语

综上所述，在快速模具制造、产品设计评估与功能测验、医学仿生制造、精密铸造、产品母模等现代机械制造业中运用成型技术，可以从CAD模型中离散地获取到点、面的几何信息，最终结合成型工艺参数的信息，能规律、精确地将材料由点到面地实现控制，由面到体的堆积零件，可以大大提高生产的效率。不过，要有效推进我国现代机械制造业快速发展，除了要应用成型制造技术这些先进技术外，还要加大力度研发新技术，探索新工藝和新材料，由此才能不断降低经济成本、提高产品质量，确保我国经济又好又快发展。

参考文献：

[1]郑英明.成型制造技术在现代机械制造业中的应用[J].南方农机，2019，50（22）：178.

[2]王亚轩.成型制造技术在现代机械制造业中的应用研究[J].南方农机，2019，50（18）：67.

[3]张益博，李越超，董思化.快速成型制造技术在现代机械制造业中的应用研究[J].内燃机与配件，2019（8）：106-107.

[4]王家鹏.材料成型与控制工程模具制造技术分析[J].人文之友，2018（3）：10.

[5]成康荣.材料成型与控制工程的模具制造技术[J].中国化工贸易，2017，9（3）：86.

[6]谭永林.材料成型与控制工程的模具制造技术[J].企业技术开发（下半月），2016，35（12）：12-13.

[7]周凯.现代机械制造技术与加工工艺的应用探究[J].设备管理与维修，2019，（20）：111-112.