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(shù)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(wú)脫模斜度以及一些具有深凹槽的零件，金屬樹(shù)脂材料則可以替代鋼模或鋁模進(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(shù)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(wú)脫模斜度以及一些具有深凹槽的零件，金屬樹(shù)脂材料則可以替代鋼模或鋁模進(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(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)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(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)用刊和《中國(guó)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(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)、綜述、設(shè)計(jì)與研究、工藝與檢測(cè)、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(guó)機(jī)床及制造業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，及時(shí)報(bào)道全球業(yè)界資訊，是國(guó)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(tái)。本刊特別注重先進(jìn)與實(shí)用相結(jié)合、理論與實(shí)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(guó)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(jì)技術(shù)
在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的時(shí)代，如何縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間已成為各廠商亟待研究與解決的問(wèn)題。誰(shuí)能在最短時(shí)間內(nèi)以最少的經(jīng)費(fèi)推出新產(chǎn)品，誰(shuí)就能在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的年代搶得先手，保持市場(chǎng)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。而目前工業(yè)生產(chǎn)在其應(yīng)用上，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程通常可以分為三個(gè)階段，即設(shè)計(jì)、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(shí)間、人力、物力、財(cái)力去解決設(shè)計(jì)、試制的問(wèn)題，在試制完成之后又需要結(jié)合設(shè)計(jì)與實(shí)際情況對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。若能在設(shè)計(jì)、試制階段節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間及費(fèi)用，則對(duì)于產(chǎn)品的時(shí)效性以及成本競(jìng)爭(zhēng)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(lái)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(kāi)發(fā)階段的優(yōu)勢(shì)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(chǎng)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(guò)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(lái)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(jiǎn)單、能夠充分的發(fā)揮快速原型技術(shù)等，對(duì)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(shì)。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(gè)想要得到的產(chǎn)品外型的原型件，在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過(guò)翻制的過(guò)程得到模具。較之直接制模法，間接制模法通過(guò)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(shù)脂、金屬噴涂模、3D System等。
2 快速模具技術(shù)現(xiàn)狀
對(duì)于快速模具和傳統(tǒng)模具的不同，可以從三個(gè)方面來(lái)考量，即：時(shí)效、成本、成型件精度。
2.1 時(shí)效
對(duì)于時(shí)效性，模具從設(shè)計(jì)到制造完成，傳統(tǒng)制造方法需要花費(fèi)二至三個(gè)月時(shí)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(huì)相應(yīng)的增加，所需要花費(fèi)的時(shí)間自然也增加。此外，對(duì)于一些無(wú)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(shí)間。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，快速原型件可以在短短的數(shù)小時(shí)內(nèi)就完成加工，經(jīng)過(guò)確認(rèn)無(wú)誤后便可進(jìn)行快速模具加工，并在精密脫蠟法制造過(guò)程中大概只需四天時(shí)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(shí)間。此外，在開(kāi)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(shí)間外，更可以輔助設(shè)計(jì)人員正確的確定澆口的位置和數(shù)量，從而降低模具開(kāi)發(fā)的失敗率。
2.2 成本
對(duì)于成本，傳統(tǒng)模具的制造在數(shù)控加工的過(guò)程中將會(huì)造成刀具損耗、產(chǎn)生廢料，尤其是在CNC加工的過(guò)程中，會(huì)大量消耗電極。相對(duì)的，快速模具制造時(shí)沒(méi)有電極消耗的問(wèn)題，也不會(huì)有廢料的產(chǎn)生。而用價(jià)格來(lái)說(shuō)的話，透明硅膠約為3～4萬(wàn)元/t，金屬硅膠為9～11萬(wàn)元/t，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
2.3 成型件精度
對(duì)于成型件精度，傳統(tǒng)模具制造在數(shù)控加工的過(guò)程中，刀具的磨損、換刀以及多次裝夾等都會(huì)影響到模具精度�？焖倌＞咧圃爝^(guò)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(guó)內(nèi)外快速模具新技術(shù)的研究及應(yīng)用，并對(duì)相應(yīng)的應(yīng)用及研究進(jìn)行分析。
3.1 溫度感測(cè)硅膠快速模具技術(shù)
該項(xiàng)研究提出了一種可以對(duì)產(chǎn)品從澆注到凝固這段時(shí)間內(nèi)，觀察其溫度變化，對(duì)硅膠模具進(jìn)行溫度感測(cè)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(xiàng)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(guò)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(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量。
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