在汽车、家电制造业中,模具成形零件占到了制造工时的50%~70%。模具制造是制约我国汽车、家电、轻工等行业发展的瓶颈和关键,随着快速成型软硬件设备与快速成型材料的不断发展和完善,快速原型件的强度和精度得到不断的提高,快速成型技术已经逐渐地深入到快速模具制造领域,基于快速成型方法制造各类简易经济快速模具已成为RP&M应用的热点问题。
一、模具快速制造
虽然快速成形技术问世时间不长,但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛,特别是给模具的设计与制造带来了一次飞跃。快速原型技术可精确制作模具的型心和型腔,也可直接用于注射过程制作塑料样件,以便发现和纠正出现的错误。由于快速原型制造这一新技术的应用,使模具的设计与制造逐步趋向于数字化、快速化,使模具制造在缩短周期,降低成本的进程中,大大前进了一步。
快速制模技术大都是依据快速成型制作的实体模型即样模(母模)采用拷贝方式(如金属喷涂、电镀、复合材料浇注、精铸等)来快速制造模具主要工作零件(凸、凹模或模腔、模芯)的,其制造周期一般为传统的数控切削方法的1/5~1/10,而成本却仅为其1/3~1/5。
根据模具材料、生产成本、RP原型的材料、生产批量、模具的精度要求已开发出多种多样的工艺方法。目前的快速制模方法大致有间接制模法和直接制模法,基于RP快速制造模具的方法多为间接制模法。依据材质不同,间接制模法生产出来的模具有软模、桥模和硬模。软模(soft tooling)通常指的是硅橡胶模具。用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作的原型,再翻成硅橡胶模具后,向模中灌注双组份的聚氨酯,固化后即得到所需的零件。桥模(bridge tooling)通常指的是可直接进行注塑生产的环氧树脂模具。采用环氧树脂模具与传统注塑模具相比,成本只有传统方法的几分之一,生产周期也大大减少。模具寿命不及钢模,但比硅胶模高,可达1000~5000件,可满足中小批量生产的需要。硬模(hard tooling)通常指的就是钢质模具,即用间接方式制造金属模具和用快速成形直接加工金属模具。