快速模具制造技术的现状及其发展趋势

李东卫 董玉杰

【摘 要】国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了快速模具制造技术的飞跃，研究其相关课题，对于提升整体制造效果具有极为关键的意义。本文概述了相关内容，分析了快速制模技术的发展，探讨了快速模具技术的最新进展，望对相关工作的开展有所裨益。

【关键词】快速模具制造；现状；趋势

【中图分类号】TG241 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）08-0276-01

一、前言

随着快速模具制造技术应用条件的不断变化，对其相关措施与方法提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、概述

我国作为一个密集的人口大国，在国际的经济市场中往往处于一个制造行业为主导地位的制造大国。因此，自我国加入国际贸易组织以来，以中国制造的相关产品带动的产业便不断地在世界范围中扩大。随着我国国民经济水平的不断提高、人们的生活水平与劳动需求也不断提升。在这样的社会背景下，制造行业以原有劳动成本低，单体效益低下的弊端正在被我国的第三服务产业逐渐替代，在这样的市场行情下，制造行业面临这全面改革创新的行业态势。快速模具制造技术作为制造行业对制造效率起到主导作用核心技术之一，在当下的市场态势中成为改革与创新的头号对象。

三、快速制模技术的发展简况

随着多品种和小批量时代的逐步到来以及公司对模具的要求，确保新产品迅速占领市场，快速经济的模具的发展越来越受到关注，如使用环氧聚酯或者与金属，陶瓷，玻璃等混合。由材料制成的快速软模具可用于数百次注塑和汽车覆盖试验。其主要特点是制造工艺简单，生产周期短，价格低廉。然而，由于材料的低导热性和机械性能，这种模具难以用于快速批次注射成型和金属拉伸成型。由水泥和陶瓷制成的车罩模具还有待进一步改进。相比之下，由于金属材料的优异综合性能，低成本和快速制造金属模具已成为RPM技术的目标。在经历了模型和零件试制以及快速软模制造阶段之后，世界先进工业化国家的RPM技术正朝着快速硬模或金属模具制造（RMT）的方向发展。RMT已成为国际RPM技术研发的热点。

四、快速模具技术的最新发展

1.喷涂模具。

喷模包括金属冷喷模和等离子喷涂（喷涂）模具。金属冷喷模具采用TAFA公司的喷涂设备，用喷枪在RP原型表面喷涂金属外壳，厚度可达2mm甚至更厚，然后是铝颗粒和树脂混合材料用作背衬材料。埋设冷却管道，涂层和背衬材料。

转移粘合剂并移除RP原型以制造模具。喷涂表面的表面复制性非常好，尺寸精度高，并且可以抛光以改善表面粗糙度。使用等离子喷涂（喷涂）技术，可以获得高熔点金属涂层（例如不锈钢涂层）。所得到的模具具有高表面硬度，良好的表面质量，经济耐用性，制造简单，并且比金属冷却具有更长的使用寿命。

2.中低熔点合金模具。

锌基合金是典型的中熔点合金，Bi-Sn合金是典型的低熔点合金。铸造中低熔点合金模具采用RP原型作为主模，将RP原型转变为硅胶模具，然后从硅胶模具转动石膏模具，锌基合金模具通过石膏模具获得。对于不同的汽车车身板，可以使用不同的RT工艺（如LOM工艺），结合中低熔点合金的快速成型技术，使其更适合大型零件的拉拔和法兰成型。清华大学开发的新技术采用非烘烤精密陶瓷技术完成LOM原型到陶瓷类的转换，然后通过精密铸造低熔点合金（Bi-Sn合金）获得金属模具。Bi-Sn合金的熔点为138℃，可以调节Bi与Sn的比例以控制凝固过程中的收缩量或轻微增加，因此残余应力不会引起变形，并且精度高可以得到保证。工艺路线是：LOM原型是根据CAD模型制造的，并且它被转变为具有足够尺寸精度的陶瓷类型。在对陶瓷类型进行特殊处理之后，在约140℃的温度下铸造Bi-Sn低熔点合金汽车覆盖件。拉伸模具。该拉丝模可以制造100至300件汽车覆盖件，完全可以满足汽车原型的需求。当模具的精度丧失时，可以重新熔化材料以制造新的拉丝模，从而大大降低模具制造的成本。

3.沉积技术制造的模具。

美国国家工程与环境实验室（INEEL）开发的RSP（快速凝固过程）快速成型技术的原理是使用普通工具合金（如P20，H13和D2工具钢或其他合金）粉末，通过沉积技术。在RP原型的表面上形成足够厚度的沉积层。在增压作用下，熔融金属液体进入喷嘴，在高速气体的作用下，金属颗粒甚至可以通过原子增强沉积在表面，这可以复制表面极其精细的特征。RP原型。表面粗糙度可达3μm，沉积速率为227kg/h。适用于该方法的材料不仅包括金属，还包括各种材料，如陶瓷和聚合物。

4.电铸模。

电铸是一种快速模具技术，它将快速原型设计与传统电铸技术相结合。基本工艺如下：首先，对RP原型的表面进行必要的处理，如研磨，抛光，涂层导电层等；然后，将其置于电铸槽中，在室温下通过电铸获得金属壳层，得到壳层的内表面。RP原型的外表面被精确复制；通过中高温烧结去除金属壳中的原型；最后，在模框和金屬壳的外侧之间浇铸低熔点合金或铝粉-树脂混合材料背衬以获得电力成型。

五、展望

工具和模具的市场规模已达到650亿美元。这个市场对模具的要求是全面的，例如精度，材料，寿命，尺寸，形状复杂性和速度。由于市场全球化以及竞争的加剧，模具市场对于每一种模具技术最首要的、带有先决性的要求是其快速性。鉴于模具技术在制造业中所处的关键地位，快速制模尤其是快速制造金属模具技术的开发研究受到高度关注，概括该技术面临的关键问题和发展趋势有以下几个特点：

（1）快速软模及陶瓷等模具的使用范围受到限制，压铸、注塑、冲压等主导模具的金属模具快速制造是RPM技术努力的目标。

（2）结合快速成型，铸造，喷涂等各种原型的间接方法优于直接法。然而，由于工艺的增加以及材料特性和制造环境的影响，精确控制是困难的。开发具有良好尺寸稳定性，减少成型工艺，实现工作环境稳定性的模具材料是提高间接成型成型精度的关键。

（3）基于堆叠成形原理的直接成型方法难以满足高精度，高表面质量耐久模具制造在表面和尺寸精度，综合机械性能等方面的要求，并且成本高且有限。尺寸规格。与低成本的堆叠和去除成形技术相结合，适用于精细加工和多材料成形将是提高直接成型的实用性，材料适应性和表面精度的有效方法。

六、结束语

通过对快速模具制造技术现状及趋势的研究，我们可以发现，该项工作理想效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从客观实际出发，充分利用既有优势资源与条件，研究制定最为符合实际的实施方案。

参考文献

[1]赵勇龙.快速成型技术在模具制造中的应用分析[J].中国高新技术企业，2016（21）：88-89.