本文摘要：目前，在快速模具技術(shù)領(lǐng)域中最常使用的方法是以硅膠或金屬樹脂做為暫用模具的材料，其主要原因是硅膠具有良好的韌性與彈性，能夠翻制出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無脫模斜度以及一些具有深凹槽的零件，金屬樹脂材料則可以替代鋼�；蜾X模進(jìn)行少量多樣的塑料注射成
目前，在快速模具技術(shù)領(lǐng)域中最常使用的方法是以硅膠或金屬樹脂做為暫用模具的材料，其主要原因是硅膠具有良好的韌性與彈性，能夠翻制出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無脫模斜度以及一些具有深凹槽的零件，金屬樹脂材料則可以替代鋼�；蜾X模進(jìn)行少量多樣的塑料注射成型。
《制造技術(shù)與機(jī)床》(月刊)創(chuàng)刊于1951年，由中國機(jī)械工程學(xué)會和北京機(jī)床研究所主辦，是機(jī)床及機(jī)械制造領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)期刊，本刊屬中文核心期刊，中國科技論文統(tǒng)計用刊和《中國學(xué)術(shù)期刊文摘》摘錄用期刊。主要欄目有：每期技術(shù)主題、專題專訪、國內(nèi)外動態(tài)、綜述、設(shè)計與研究、工藝與檢測、汽車制造技術(shù)、制造業(yè)信息化、改裝與維修、功能部件、數(shù)控專欄、管理技術(shù)、產(chǎn)品與展品等。本刊全面反映中國機(jī)床及制造業(yè)市場的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，及時報道全球業(yè)界資訊，是國內(nèi)外企業(yè)把握行業(yè)發(fā)展脈搏和發(fā)布信息的有效平臺。本刊特別注重先進(jìn)與實用相結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合，已發(fā)展成為我國機(jī)械工業(yè)科技期刊中創(chuàng)刊早、發(fā)行量大、影響面廣的刊物之一。
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以云制造為基礎(chǔ)的模具協(xié)同制造與設(shè)計技術(shù)
在這個競爭激烈的時代，如何縮短產(chǎn)品開發(fā)時間已成為各廠商亟待研究與解決的問題。誰能在最短時間內(nèi)以最少的經(jīng)費(fèi)推出新產(chǎn)品，誰就能在這個競爭激烈的年代搶得先手，保持市場的領(lǐng)先優(yōu)勢。而目前工業(yè)生產(chǎn)在其應(yīng)用上，產(chǎn)品的開發(fā)流程通�？梢苑譃槿齻�階段，即設(shè)計、試制以及正式量產(chǎn)。然而在正式量產(chǎn)之前，各廠商常需要投入大量的時間、人力、物力、財力去解決設(shè)計、試制的問題，在試制完成之后又需要結(jié)合設(shè)計與實際情況對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。若能在設(shè)計、試制階段節(jié)省開發(fā)時間及費(fèi)用，則對于產(chǎn)品的時效性以及成本競爭性有極大的幫助，因此，快速原型技術(shù)是基于以上所述的因素發(fā)展起來的。
快速模具技術(shù)可以被視為快速原型技術(shù)的延伸，讓快速原型技術(shù)原有的在開發(fā)階段的優(yōu)勢直接延續(xù)應(yīng)用到生產(chǎn)上，運(yùn)用快速模具技術(shù)可以快速的量產(chǎn)產(chǎn)品，從而能夠達(dá)到快速制造的目的。如果某些產(chǎn)品僅作為試探市場的產(chǎn)品，則可以在成本最小的情況下，進(jìn)行小規(guī)模少量生產(chǎn)，借以了解消費(fèi)者的需求情況。所以，快速原型技術(shù)在廠商生產(chǎn)過程中有重大的意義。
1 快速模具技術(shù)概況
快速模具技術(shù)的現(xiàn)狀可以分為兩方面來闡述，即直接制模法(直接快速模具)、間接制模法(間接快速模具)。
1.1 直接制模法
直接制模法是運(yùn)用快速原型機(jī)直接制作出可以量產(chǎn)的模具的型芯，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行后續(xù)的加工與處理，如：型芯加工、模座安裝、頂桿的制造等，獲得模具所要求的機(jī)械性能、尺寸精度和表面粗糙度，這樣就可以得到直接用于量產(chǎn)的模具。
目前，能夠直接制造金屬模具的快速原型工藝包括SLS、3D-Welding、SDM、3D-Welding等。直接制模法的技術(shù)涵蓋了直接生產(chǎn)能夠承受較高負(fù)荷的金屬材料工件或量產(chǎn)用模具，有許多企業(yè)與機(jī)構(gòu)以采用該方法進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)或科研，如：DTM公司、Extrude Hone公司、EOS公司、Stanford大學(xué)及Opomet公司等。
盡管直接制模法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，包括制造環(huán)節(jié)簡單、能夠充分的發(fā)揮快速原型技術(shù)等，對于那些需要復(fù)雜形狀內(nèi)流道冷卻系統(tǒng)的模具與零件，采用直接制模法有著其他方法不能替代的優(yōu)勢。但是，它在模具精度與性能控制方面有較大的難度，此外模具的尺寸也受到了較大的限制。
1.2 間接制模法
間接制模法是運(yùn)用快速原型機(jī)制作出一個想要得到的產(chǎn)品外型的原型件，在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過翻制的過程得到模具。較之直接制模法，間接制模法通過快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)的模具翻制技術(shù)相結(jié)合制造模具，由于這些成熟的翻制技術(shù)的多樣性，可以根據(jù)不同的應(yīng)用要求，使用不同復(fù)雜程度和成本的工藝。一方面可以較好的控制模具的精度、表面質(zhì)量、機(jī)械性能與使用壽命，另一方面也可以滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。
間接制模法的技術(shù)涵蓋了硅膠模具、精密鑄造、金屬樹脂、金屬噴涂模、3D System等。
2 快速模具技術(shù)現(xiàn)狀
對于快速模具和傳統(tǒng)模具的不同，可以從三個方面來考量，即：時效、成本、成型件精度。
2.1 時效
對于時效性，模具從設(shè)計到制造完成，傳統(tǒng)制造方法需要花費(fèi)二至三個月時間。如果遇到較為復(fù)雜的模具，夾具的制作以及加工編程的復(fù)雜程度也會相應(yīng)的增加，所需要花費(fèi)的時間自然也增加。此外，對于一些無法使用刀具加工的部分需要制作電極采用CNC加工等。因此，傳統(tǒng)模具在制造模具方面將花費(fèi)很多時間。
相對來說，快速原型件可以在短短的數(shù)小時內(nèi)就完成加工，經(jīng)過確認(rèn)無誤后便可進(jìn)行快速模具加工，并在精密脫蠟法制造過程中大概只需四天時間便能完成，從以上兩點(diǎn)便可以得出在模具加工階段便可節(jié)約不少時間。此外，在開模前若能采用一些模流分析軟件，如：Moldex、Moldflow軟件等，事先模擬注塑成型，除了可以節(jié)省試模時間外，更可以輔助設(shè)計人員正確的確定澆口的位置和數(shù)量，從而降低模具開發(fā)的失敗率。
2.2 成本
對于成本，傳統(tǒng)模具的制造在數(shù)控加工的過程中將會造成刀具損耗、產(chǎn)生廢料，尤其是在CNC加工的過程中，會大量消耗電極。相對的，快速模具制造時沒有電極消耗的問題，也不會有廢料的產(chǎn)生。而用價格來說的話，透明硅膠約為3～4萬元/t，金屬硅膠為9～11萬元/t，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
2.3 成型件精度
對于成型件精度，傳統(tǒng)模具制造在數(shù)控加工的過程中，刀具的磨損、換刀以及多次裝夾等都會影響到模具精度�？焖倌＞咧圃爝^程中，如果能夠妥善控制材料的收縮率，加工精度將能被有效的控制在一定的公差范圍內(nèi)。
3 快速模具技術(shù)的應(yīng)用
以下將舉例闡述國內(nèi)外快速模具新技術(shù)的研究及應(yīng)用，并對相應(yīng)的應(yīng)用及研究進(jìn)行分析。
3.1 溫度感測硅膠快速模具技術(shù)
該項研究提出了一種可以對產(chǎn)品從澆注到凝固這段時間內(nèi)，觀察其溫度變化，對硅膠模具進(jìn)行溫度感測的方法。據(jù)研究結(jié)果顯示，將其應(yīng)用于硅膠模具的研發(fā)具備其可行性，該項技術(shù)可以延伸至智能型金屬硅膠模具的制作。憑借熱電偶可以獲得產(chǎn)品在成型過程中的溫度變化情況，而溫度變化情況有助于提升3C產(chǎn)品用于注塑成型過程中的產(chǎn)品質(zhì)量。
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