模具的快速成型及快速制模技術(shù)

第6章 模具的快速成型及快速制模技術(shù)隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，新材料和先進(jìn)設(shè)備的出現(xiàn)，使市場競爭日趨激烈。各個(gè)生產(chǎn)廠家為縮短產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)，使得快速成型及快速制模技術(shù)在生產(chǎn)中逐步得到了應(yīng)用。快速制模技術(shù)包括傳統(tǒng)的低熔點(diǎn)合金模、電鑄模具的制造技術(shù)和以快速成型技術(shù)（Rapid Prototrping，RP）為基礎(chǔ)的快速制模技術(shù)。這里介紹后種快速制模技術(shù)?？焖俪尚图夹g(shù)問世不到十年，已實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的市場，發(fā)展非常迅速。人們對材料逐層添加法這種新的制造技術(shù)已逐步適應(yīng)。制造業(yè)利用這種現(xiàn)代化制造手段與傳統(tǒng)制造技術(shù)的接軌的工作也進(jìn)展順利。有效地結(jié)合數(shù)控加工、鑄造、金屬冷噴涂、硅膠模等制造手段，使快速成型技術(shù)已成為現(xiàn)代模型、模具和零件制造的強(qiáng)有力手段。在航空航天、汽車摩托車、家電、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。6.1快速成型制造技術(shù)的基本原理與特點(diǎn)6.1.1快速成型制造技術(shù)的基本原理1.快速成型制造技術(shù)的概念快速成型制造技術(shù)（Rapid Prototyping & Manufacturing，RPM），在20世紀(jì)80年代中期由歐美、日本等發(fā)達(dá)工業(yè)國家提出，旨在解決常規(guī)機(jī)械加工或手工無法解決的問題?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù)是多學(xué)科、技術(shù)的交叉產(chǎn)物，融合了機(jī)械工程、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控原理、光學(xué)技術(shù)等前沿技術(shù)。全世界大約有數(shù)百家專門研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行這方面的研究。快速成型制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低成本、高生產(chǎn)率和短周期的生產(chǎn)特點(diǎn)。同時(shí)，從設(shè)計(jì)和工程的角度出發(fā)可以設(shè)計(jì)形狀復(fù)雜的零件，無需受時(shí)間、成本、可制造性方面的限制，如圖6.1.1所示。圖6.1.1快速成型技術(shù)制造的產(chǎn)品根據(jù)材料的分離形式把快速成型分為兩類：1）材料去除成形 多余的材料（工藝余料）從基體上分離出去從而得到想要加工的模型形狀，它是當(dāng)前的主要加工方式，也是用得最為廣泛的加工方法。2）材料堆積成形 將材料通過合理的工藝方法堆積出想要加工模型。該模型的堆積過程是在計(jì)算機(jī)的控制下完成的，因此成型的模型形狀在理論上可以任意復(fù)雜。圖6.1.2為快速成型制造技術(shù)所涉及的主要工藝和設(shè)計(jì)內(nèi)容 模型的原件 采集數(shù)據(jù)電云 產(chǎn)品逆向工程 薄片/層資料 輸入 CAD模型（曲面、實(shí)體） IGES、STL、CLI等模型文件 形態(tài)分類：薄片、顆粒、線、粉末、液體 材料 按材質(zhì)分類：紙、樹脂、尼龍 、塑料、陶瓷 設(shè)計(jì) 應(yīng)用 工程與分析 應(yīng)用行業(yè)：航空、航天、汽車、醫(yī)療、消費(fèi)產(chǎn)品 加工與制造 單激光光束 光硬化 雙激光光束 方法 光罩曝光 剪切與粘結(jié) 熔接于固合 黏著圖6.1.2快速成型技術(shù)的主要內(nèi)容2.快速成型技術(shù)的基本原理快速成型（RP）一般來講是屬于堆積成形，通過離散的區(qū)域得到堆積的約束、路徑及方法，通過材料疊加堆積而形成三維實(shí)體模型?？焖俪尚图夹g(shù)（RPT）將CAD、CAM、CNC、伺服反饋技術(shù)、光電子技術(shù)、新材料等技術(shù)集于一體，依據(jù)CAD系統(tǒng)構(gòu)建的三維模型，進(jìn)行分層切片處理，得到各層切面的輪廓。得到的輪廓再作為原始加工數(shù)據(jù)，激光束按照相應(yīng)的輪廓切割一層一層的粉末材料（或固化的一層一層液態(tài)樹脂，或一層一層的紙料）。也可以是噴頭按照輪廓噴射一層一層的粘結(jié)劑或熱熔材料（如塑料），從而形成各個(gè)切面并逐步累加得到三維模型的產(chǎn)品。它將復(fù)雜的三維加工簡化成若干二維平面加工的組合。相對于傳統(tǒng)產(chǎn)品的加工方式，省了許多工序，給周期和加工成本以很大影響。圖6.1.3是成形原理圖。層面信息處理實(shí)體CAD模型Z向分離（分層）層面全部完成后處理層面制造與連接否是圖6.1.3 快速成形原理圖3. 快速成型技術(shù)的基本特點(diǎn)快速成型技術(shù)系統(tǒng)將CAD、CAM等加工方式集與一體，他的應(yīng)用有如下特點(diǎn)：1）用于新產(chǎn)品開發(fā) 通過RP技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以在較短的時(shí)間內(nèi)得到所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)物模型，評估該產(chǎn)品的可行性。2）產(chǎn)品的加工不用刀具分離材料 采用數(shù)控技術(shù)控制多層疊料得到產(chǎn)品，因而材料得到了最大化應(yīng)用。3）應(yīng)用快速制造模具 通過電鑄、電弧噴涂技術(shù)由塑料件制造金屬模具；將快速成形的原型當(dāng)作消失模，進(jìn)行精密鑄造；快速原型制造石墨電極，用該電極加工出模具型腔等。4）不需要前期投入專門工裝 該加工方式對于批量、小量、單件均可進(jìn)行相同的方式加工。特別對于新品試制，控制成本、減小風(fēng)險(xiǎn)有著重要作用。5）在逆向工程（Reverse Engineering）中有著廣泛的應(yīng)用 通過激光掃描、自動(dòng)斷層掃描等技術(shù)將得到的數(shù)據(jù)構(gòu)建成CAD 模型，然后再用于RP加工，可以將現(xiàn)有的產(chǎn)品復(fù)制，或按照生產(chǎn)需要加以改進(jìn)等。在人造骨骼、手術(shù)計(jì)劃模型等醫(yī)學(xué)方面有廣泛的用途。4.快速成型的發(fā)展階段按照快速成型的發(fā)展的自動(dòng)化程度，將其發(fā)展劃分為三個(gè)階段。1）手工原型 長達(dá)若干年的傳統(tǒng)工作與技能積累 原型被當(dāng)作需要技能的工藝（依據(jù)傳統(tǒng)，并且需要手工操作） 著重于原型的材料 采用的是“自然的”原型技術(shù)2）虛擬原型 時(shí)間上從20世紀(jì)70年代中期 原型的復(fù)雜程度有所增加 虛擬原型能被用以施加外力，并被復(fù)制，可用于精密儀器測試一些特性 3）快速原型（快速成型） 時(shí)間上從20世紀(jì)80年代中期 特點(diǎn)是依賴于CAD技術(shù)的發(fā)展 能在短時(shí)間內(nèi)制造出具有強(qiáng)度的原形件 能有助于提升產(chǎn)品的改型、制造、裝配等等6.1.2快速成形加工的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的加工方式相比，快速成形在加工周期和成本上都有著無可比擬的優(yōu)勢，它突破了毛坯切削加工成品的傳統(tǒng)加工模式，不用刀具制造零件，基本上無廢料。因此有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1） 可迅速制造出自由曲面和更為復(fù)雜的零件，不用擔(dān)心常規(guī)加工不能加工的區(qū)域；2） 由于它是非接觸加工，因此，加工不需要專門的刀具、夾具等工裝，也不用擔(dān)心常規(guī)加工時(shí)機(jī)床震動(dòng)；3） 可實(shí)現(xiàn)無人值守的完全自動(dòng)化；4） 加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品的實(shí)體模型和模具。圖6.1.4是傳統(tǒng)加工方式和快速成形制造的工藝流程的對比。 設(shè)計(jì)鑄造焊接鍛壓模具毛坯 材料分離成形粗加工半精加工精加工工件材料堆積成形設(shè)計(jì)工件樣件模具 a)傳統(tǒng)加工 b)快速成形加工 圖6.1.4 傳統(tǒng)加工與快速成形的工藝流程6.1.3快速成型常用的軟件介紹由于快速成型要求在加工前，計(jì)算機(jī)上要有三維的數(shù)字化模型，可供切片處理。因此對于快速成形的CAD系統(tǒng)都要求有較強(qiáng)的三維處理能力。三維模型的處理能力主要在兩個(gè)方面上的應(yīng)用：三位實(shí)體造型（Solid Modeling）和表面造型（Surface Modeling）功能，后者對構(gòu)造復(fù)雜的自由曲面有重要作用?？焖俪尚托袠I(yè)中常用的有如下軟件：軟件名稱開發(fā)公司Pro/Engineer PTCAutocad AutodeskUnigraphics EDSCatia IBM1.三維模型的表達(dá)方法 隨著計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)（CAD)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多三維模型的表達(dá)方法，其中常見的有以下幾種：（1) 構(gòu)造型立體幾何表達(dá)法（Constructive Solid Geometry，簡稱CSG法） 構(gòu)造型立體幾何表達(dá)法用布爾（Boole）運(yùn)算法則（并、交、減），將一些簡單的三維幾何基元（如立方體、圓柱體、環(huán)、椎體）予以組合，變化成復(fù)雜的三維模型實(shí)體。（2) 邊界表達(dá)法（Boundary Representation，簡稱Brep） 邊界表達(dá)法根據(jù)頂點(diǎn)、邊和面構(gòu)成的表面來精確的描述三維模型實(shí)體。此方法的優(yōu)點(diǎn)是：能快速的繪制立體或線框模型。缺點(diǎn)是：它的數(shù)據(jù)是以表格形式出現(xiàn)的，空間占用量大；修改設(shè)計(jì)不如CSG法簡單。（3) 參量表達(dá)法（Parametric Representation） 對于自由曲面，難于用傳統(tǒng)的幾何基元來進(jìn)行描述，可用參量表達(dá)法。這些方法借助參量化樣條、貝塞爾（Bezier）曲線和B樣條來描述自由曲面，較好的一種是非均勻有理B樣條（NURBS）法，它能表達(dá)復(fù)雜的自由曲面，允許局部修改曲率，能準(zhǔn)確地描述幾何基元。為了綜合以上方法的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)代CAD系統(tǒng)常采用CSG、Brep和參量表達(dá)法的組合表達(dá)法。（4) 單元表達(dá)法（Cell Representation） 單元表達(dá)法起源于分析（如有限元分析）軟件，在這些軟件中，要求將表面離散成單元。典型的單元有三角形、正方形或多邊形。在快速成型技術(shù)中采用的三角形近似（將三維模型轉(zhuǎn)化成STL格式文件），就是一種單元表達(dá)法在三維表面的應(yīng)用形式。2快速成型技術(shù)中常用的文件格式(1) IGES/IGS (International Graphics Exchange Standard)它使最老的一種標(biāo)準(zhǔn)，幾乎為所有CAD軟件供應(yīng)商所采用的國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式。但是，在IGES的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了下屬的分支，而且各個(gè)供應(yīng)商對IGES的標(biāo)準(zhǔn)理解不同，往往會(huì)出現(xiàn)各個(gè)CAD系統(tǒng)的IGES 文件標(biāo)準(zhǔn)的差異（如IGES128、IGES126等等）。（2）STEP（Standard for The Exchange of Product ）這是一種近年來逐步國際標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已為絕大多數(shù)軟件供應(yīng)商所采用。 （3）STL（Stereo Lithography Interface Specification） 它是目前快速成形中最常見的一種文件格式，也為大多數(shù)CAD供應(yīng)商所采用。就像CAE軟件中的網(wǎng)格劃分，它是將CAD模型離散成若干小三角形的平面組合。該方法對幾何體的描述依賴于三角形的劃分，通常對于細(xì)部特征需要較密的三角形，因而對于微小的細(xì)部特征可能描述不到或不清楚，現(xiàn)代快速成形制造中，越來越多的專家學(xué)者試圖用其他文件甚至專用軟件來描述CAD的實(shí)物模型，以便于模型前處理：如模型拓?fù)鋬?yōu)化、模型轉(zhuǎn)換、模型的分割合并及模型的切片處理等。6.2快速成形加工的方法6.2.1光固化立體成形（Stereo Lithography ApparatusSLA）此工藝方法也稱為液態(tài)光敏樹脂選擇性固化。是一種最早出現(xiàn)的RPT，它的原理如圖6.2.1所示。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂3，它在激光束的照射下快速固化。成形開始時(shí)，可升降工作臺(tái)6使其處于液面下一個(gè)很厚的地方。聚焦后的紫外激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按截面輪廓進(jìn)行掃描，使掃描區(qū)域的液態(tài)樹脂固化，形成該層面的固化層，從而得到該截面輪廓的薄片。然后工作臺(tái)下降一層的高度，其上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再進(jìn)行第二層的掃描固化，與此同時(shí)新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)到整個(gè)產(chǎn)品完成，一般截面層厚度在0.0760.038mm的范圍。工件從料槽中取走后還需進(jìn)行后固化，在工作臺(tái)和工件取下后，將多余的樹脂用溶劑清洗后，工件放入專門的后固化裝置，經(jīng)過一段時(shí)間的曝光處理后，工件才完全固化，而該時(shí)間的長短視材料、工件的大小和形狀的復(fù)雜程度而定，再進(jìn)行相應(yīng)的打光、電鍍、噴涂、著色等工藝措施。SLA是最早投入商業(yè)應(yīng)用的快速成形技術(shù)，相對于其他成形方式成熟，能制造精度較高的工件，一般情況下可控制在0.1mm的范圍內(nèi)。1-激光發(fā)生器； 2-成形零；3-光敏樹脂；4-液體面； 5-刮平器； 6-升降臺(tái)圖6.2.1光固化立體成形工藝原理這種方法適合成形小件，能直接得到塑料產(chǎn)品，表面粗糙度質(zhì)量較好，并且由于紫外激光波長短（例如He-Cd激光器，=325mm），可以得到很小的聚焦光斑，從而得到較高的尺寸精度。缺點(diǎn)是：1）需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，才能確保在成型過程中制件的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部分都能可靠定位；2）成形中有物相變化，翹曲變形較大，也可以通過支撐結(jié)構(gòu)加以改善；3）原材料有污染，可能使皮膚過敏。6.2.2疊層實(shí)體制造（Laminated Object Manufacturing LOM）疊層實(shí)體制造也稱薄形材料選擇性切割，是近幾年才發(fā)展起來的一種快速成型技術(shù)。展開裝置將涂有熱熔膠的箔材帶（如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔）8，經(jīng)熱壓輥6加熱后，一段段送至工作臺(tái)上方。激光切割系統(tǒng)，根據(jù)三維模型提取的每一個(gè)橫截面的輪廓，在計(jì)算機(jī)的控制下，用CO2激光束對工作臺(tái)上的箔材沿輪廓線切割成所制制件的內(nèi)外輪廓，制件輪廓以外的區(qū)域被切割成小方塊，成為廢料。在該層切割完成后，工作臺(tái)下降相當(dāng)于一個(gè)紙厚的高度，然后新的一層紙?jiān)倨戒佋趧偝尚蔚拿嫔?，通過熱壓裝置將其與已切割的型面粘合在一起，激光束再一次進(jìn)行新的輪廓切割，以此逐步得到各層截面，并粘結(jié)在一起，形成三維產(chǎn)品。其工藝過程原理如圖6.2.2所示。該工藝材料的厚度一般0.070.15之間，由于激光束只需掃描面輪廓，成形速度較快，制件完成后用聚氨酯噴涂即可。掃描器件有的采用直線單元，適合于大件的加工。也可采用振鏡掃描方式。這種方法適合成形大、中型零件，翹曲變形小，成形時(shí)間較短，但尺寸精度不高，材料浪費(fèi)大，且清除廢料困難。該方法選用的原材料目前種類較少，盡管可選用若干種類的材料，如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔以及其他合成材料，但目前常用的只是紙，其他材料還在研制開發(fā)中。1-收紙輥；2-升降工作臺(tái)；3-加工平面；4-定位裝置（切割頭）；5-激光器；6熱壓輥；7-計(jì)算機(jī)；8-箔材帶；9-展開輥6.2.2 疊層實(shí)體制造 LOM法原理圖6.2.3選擇性激光燒結(jié)（Selected Laser SinteringSLS）選擇性激光燒結(jié)采用CO2激光器對粉末材料（如蠟粉、PS粉、ABS粉、尼龍粉、金屬粉、覆膜陶瓷粉）進(jìn)行選擇性燒結(jié)。是一種將離散點(diǎn)一層一層堆積成三維實(shí)體的工藝方法，其原理如圖6.2.3所示。圖6.2.3 選擇性激光燒結(jié)原理圖選擇性激光燒結(jié)成型時(shí)，先將充有氮?dú)獾墓ぷ魇疑郎?，并保持在粉末的熔點(diǎn)之下。成形時(shí)，送料筒上升，鋪粉滾筒移動(dòng)，先在工作臺(tái)上均勻地鋪上一層很薄的粉末材料（0.10.2）mm。激光束在計(jì)算機(jī)的控制下，按照CAD模型離散后的截面輪廓的信息，對制件的實(shí)體部分所在區(qū)域的粉末進(jìn)行燒結(jié)，使粉末熔化形成一層固化輪廓。一層完成后，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚，再進(jìn)行后一層的鋪粉燒結(jié)。如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品。最后經(jīng)過510個(gè)小時(shí)的冷卻，可取出工件，沒有燒結(jié)的粉末對正在燒結(jié)的工件可起支撐作用，取出工件后未燒結(jié)的粉末可重復(fù)利用。這種方法適合成形中、小型零件，能直接制造蠟?zāi)せ蛩芰?、陶瓷和金屬產(chǎn)品。制件的翹曲變形比SLA工藝小。 這種工藝要對實(shí)心部分進(jìn)行填充式掃描燒結(jié)，因此成形時(shí)間較長。零件的表面粗糙度的高低受到粉末顆粒和激光束大小的限制。零件的表面一般是多孔性的，后處理比較復(fù)雜。該方法可燒結(jié)覆膜陶瓷粉和覆膜金屬粉，得到成形件后，將制件置于加熱爐中，燒掉其中的粘結(jié)劑，并在孔隙中滲入填充物（如銅）。它的最大特點(diǎn)在于使用材料很廣，幾乎所有的粉末都可以使用，所以其應(yīng)用范圍很廣。 6.2.4熔融沉積成形（Fused Deposition ModelingFDM） 熔融沉積成形也稱絲狀材料選擇性熔覆，它不像前幾種工藝方法依靠激光光束作為能源，而是直接將絲材熔融，其原理如圖6.2.4所示。三維噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)截面輪廓的信息，做x、y、z運(yùn)動(dòng)。絲材（如塑料絲）由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱、熔化到略高于其熔點(diǎn)的溫度，達(dá)到半流動(dòng)狀態(tài)，然后被選擇性的涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層截面。一層完成后，工作臺(tái)下降一層厚，再進(jìn)行后一層的涂覆，如此循環(huán)，形成三維產(chǎn)品。層厚一般在0.0250.762mm之間。這種方法成形速度較慢，適合成形小塑料件特別是瓶狀和中空零件工藝簡單、費(fèi)用較低。制件的翹曲變形小，但需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。該方法成形精度較低，難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。為了克服成形速度較慢這一缺點(diǎn)，可采用多個(gè)熱噴頭同時(shí)進(jìn)行涂覆，提高成形效率。6.2.4 熔融沉積成形原理圖 快速成形加工方法多達(dá)上百種，三維打印技術(shù)（Three-Dimensional Printing），固基光敏液相法、熱塑性材料選擇性噴灑技術(shù)等等，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中最常用的就是以上幾種工藝方法。較低；難以用于復(fù)雜零件的制造；強(qiáng)度不高；6.3快速成形技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用 產(chǎn)品的開發(fā)周期中，模具的開發(fā)周期占了很大比重。由于傳統(tǒng)模具制造過程時(shí)間消耗多、成本高、而且加工工序復(fù)雜?？焖僦颇＜夹g(shù)正是在這種背景下出現(xiàn)的，而且已逐漸成為快速成形技術(shù)的重要推動(dòng)力之一。6.3.1快速制模技術(shù)的概念在模具開發(fā)以前，對產(chǎn)品的投放市場始終要考慮到成形工藝的可行性，這就是產(chǎn)品能不能做的出來，在對工藝可行性并不明朗的情況下，商家一般不會(huì)投入巨資進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，因?yàn)槟＞叩膱?bào)廢不只是模具成本、加工成本的損失，更為重要的是在這個(gè)過程中耽誤了對市場節(jié)奏的把握，會(huì)相當(dāng)被動(dòng)。而此時(shí)引入快速成型技術(shù)，加工時(shí)間可控制在幾天之內(nèi)，成本也會(huì)低得多，不會(huì)像如圖6.3.1所示的傳統(tǒng)模具制造那樣繁瑣。下料鍛造退火粗加工精加工調(diào)質(zhì)試模表面處理回火淬火圖6.3.1傳統(tǒng)模具（金屬模）的一般生產(chǎn)流程快速成型技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用稱為快速模具制造技術(shù)?？焖俪尚图翱焖倌＞咧圃旒夹g(shù)不僅適用于小批量的生產(chǎn)的模具，而且可以應(yīng)用于各種復(fù)雜程度的模具制造。同傳統(tǒng)的模具制造工藝方法比，它的制造時(shí)間為傳統(tǒng)工藝的1/31/10，而成本大概只有1/31/5。6.3.2 快速制模技術(shù)的分類及應(yīng)用 快速制模技術(shù)可以分為直接制模和間接制模，主要應(yīng)用于塑料模和金屬鑄造模的制造。圖6.3.2 快速制模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。圖6.3.2 快速制模技術(shù) 1.直接快速制模技術(shù) （1）直接快速制模技術(shù)的工藝方法 1）利用SLA、SLS、LOM 等技術(shù)直接將CAD 模型加工成有一定機(jī)械性能要求的非金屬原型（產(chǎn)品）。并作為軟模使用，該工藝方法也稱作軟模技術(shù)，多用于小批量的塑料零件的生產(chǎn)，比如產(chǎn)品試制、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、測試等。2）通過RP技術(shù)將含有粘接劑的金屬粉、金屬懸浮液、帶有金屬離子的塑料絲成形為半成品，再經(jīng)過粘接劑的去除、滲金屬等后續(xù)工藝制造模具。該類模具可用于中等產(chǎn)量的塑料零件和蠟?zāi)Ｉa(chǎn)。3）直接以RP技術(shù)生產(chǎn)金屬模具。該工藝方法通常是采用金屬粉末的激光燒結(jié)成型技術(shù)。因此對于激光的功率要求較大，也可以是混合金屬粉末。其中一種是低熔點(diǎn)金屬在熔化時(shí)起粘接作用。該工藝方法的加工的成本較高，有一定的工藝難度。 該方法，現(xiàn)在已為許多公司、科研機(jī)構(gòu)所采用。它的成形工藝比較簡單，一般的激光燒結(jié)快速成型設(shè)備就可以滿足，運(yùn)行成本較低，便于推廣。（2）直接快速制造金屬模具的工藝流程1）準(zhǔn)備模具的三維CAD數(shù)據(jù)模型。2）激光快速成形 先在粉末顆粒外面包覆粘接劑，制成覆膜金屬。然后再利用快速成形機(jī)激光加熱，讓覆膜金屬熔化，使得金屬顆粒之間相互粘接，完成第一個(gè)層面的加工。3） 逐層鋪粉 逐層燒結(jié)最后制造出三維實(shí)體的實(shí)物。4）去粉 用毛刷輕輕去除多余的粉末，粉末可以重復(fù)使用。此時(shí)只是粘接在一起，零件的強(qiáng)度可能不夠，5）去粘接劑 在快速成形機(jī)內(nèi)成形后，接著就是脫脂（去粘接劑）的后處理，溫度大概在500。6）燒結(jié) 在粘接劑去除后，溫度進(jìn)一步升高，達(dá)到700以上燒結(jié)，以提高工件的強(qiáng)度。7）高溫滲金屬 該工藝使得制件表面質(zhì)量提高，同時(shí)填充由于粘接劑的蒸發(fā)而留下的空隙。8）冷卻 最后冷卻的產(chǎn)品就是注塑模，該材料是鋼和銅的混合物，再經(jīng)過相應(yīng)的工序處理如拋光、裝配、調(diào)試等，就可以進(jìn)行塑料件的生產(chǎn)了。該工藝方法降低了傳統(tǒng)工藝的復(fù)雜程度，簡化了生產(chǎn)流程，而且生產(chǎn)周期短，成本低。此外利用快速成形技術(shù)可以制造木模、樹脂模等軟模，也可以直接制造鑄造用模，如熔模等。2.間接制模技術(shù)利用快速成形技術(shù)，結(jié)合精密鑄造、硅橡膠、粉末燒結(jié)等技術(shù)可間接制造出模具。其最關(guān)鍵的技術(shù)是：利用快速原型制造出模芯，然后再用該模芯去復(fù)制與型芯對應(yīng)的外模。一般是先制造出石膏型或陶瓷型，再由石膏或陶瓷型澆鑄出金屬模具。（1）常用的間接制模技術(shù) 1） 金屬噴涂法 用噴槍將金屬噴到RP原型上形成一個(gè)金屬硬殼，將其分離下來，用環(huán)氧樹脂或硅橡膠支撐，可制成注塑模具的型腔。該方法工藝簡單，周期短，模具壽命可達(dá)10000次。2）硅橡膠模法 以原型為樣件，將液體硅膠按照快速成形母模的分型線依次澆鑄，等到固化好后，再去掉母模，形成硅橡膠模。硅橡膠?？捎米髟囍坪托∨可a(chǎn)用注塑模，其壽命1080件。3）熔模精鑄(失蠟鑄造)熔模精鑄的長處就是利用模型制造復(fù)雜的零件，RP的優(yōu)勢是能迅速制造出模型。二者的結(jié)合就可制造出無需機(jī)械加工的復(fù)雜零件。其制造過程是在RP原型的表面涂覆陶瓷耐火材料，焙燒時(shí)燒掉原型而剩下陶瓷型殼，向型殼中澆注金屬液，冷卻后即可得金屬件。該方法制造的制件表面光潔。如批量較大，可由RPM原型制得硅橡膠模，再用硅橡膠模翻制多個(gè)消失模，用于精密鑄造。4）陶瓷型或石膏型精鑄型腔用快速成形系統(tǒng)制造母模，澆注硅橡膠、環(huán)氧樹脂或聚氨酯等軟材料，構(gòu)成軟模。移去母模，在軟模中澆注陶瓷或石膏，得到陶瓷或石膏模。再在陶瓷或石膏模中澆注鋼水，得到所需要的型腔。型腔經(jīng)表面拋光后，加入相關(guān)的澆注系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)等后，即成為可批量生產(chǎn)用的注塑模。 該方法得到的鑄型有很好的復(fù)印性和較好的表面粗糙度以及較高的尺寸精度，特別適合于零件小批量的生產(chǎn)、復(fù)雜形狀零件的整體成形制造。（2）間接制模技術(shù)制造環(huán)氧樹脂模具 環(huán)氧樹脂模具與普通模具相比，只是在型腔部位采用環(huán)氧樹脂。其模具的制造工藝流程：1）根據(jù)實(shí)體構(gòu)建三維實(shí)體數(shù)字化模型，?？?；2）模型的表面處理（打磨）；3）選擇設(shè)計(jì)分型面，保證制件能順利脫模；4）分型面劑原型面涂抹脫模劑；5）