第4章 快速成型概述

1、4.1 4.1 快速成快速成型型的原理的原理4.2 4.2 快速成型制造工藝的分類快速成型制造工藝的分類 4.2 4.2 快速成型技術(shù)的應(yīng)用快速成型技術(shù)的應(yīng)用 4.3 4.3 快速成型技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨快速成型技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)4.1 4.1 快速成快速成型型的原理的原理 4.1.1 4.1.1 快速成型制造的基本概念快速成型制造的基本概念 4.1.2 4.1.2 快速成型的過(guò)程快速成型的過(guò)程 4.1.3 4.1.3 快速成型技術(shù)的特點(diǎn)快速成型技術(shù)的特點(diǎn)快速成型（快速成型（Rapid Prototype，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱RP)又稱又稱快速原型快速原型 .craft-based metho

2、d(Clay Prototype)CNC machiningRapidPrototyping物體成型方式有四種基本物體成型方式有四種基本 去除成形去除成形 受迫成形受迫成形 堆積成形堆積成形 生長(zhǎng)成形生長(zhǎng)成形去除成型：去除成型： 運(yùn)用分離的方法，把一部分材料有序運(yùn)用分離的方法，把一部分材料有序地從基體上分離出去而成型的方法。地從基體上分離出去而成型的方法。 傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨、鉆、電火花傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨、鉆、電火花加工、激光切割等都屬于去除成型。是加工、激光切割等都屬于去除成型。是目前最主要的成型方式。目前最主要的成型方式。受迫成受迫成型型： 利用材料的可成利用材料的可成型型性在特定的外

3、界約束（邊性在特定的外界約束（邊界約束或外力約束）下成界約束或外力約束）下成型型。 傳統(tǒng)的鍛壓、鑄造、粉末冶金等都屬于受傳統(tǒng)的鍛壓、鑄造、粉末冶金等都屬于受迫成迫成型型。多用于毛坯制造。但也有直接用于最。多用于毛坯制造。但也有直接用于最終零件成終零件成型型，精密鑄造、精密鍛造屬凈成，精密鑄造、精密鍛造屬凈成型型或或近凈成近凈成型型。堆積成型：堆積成型： 把材料（氣、液、固相）有序地把材料（氣、液、固相）有序地堆積起來(lái)的成型。堆積起來(lái)的成型。RPRP屬于堆積成型屬于堆積成型（先離散再堆積）近凈成型工藝。（先離散再堆積）近凈成型工藝。生長(zhǎng)成型：生長(zhǎng)成型： 利用材料的活性進(jìn)行成型的方利用材料的活性進(jìn)

4、行成型的方法。自然界中的生物（植物、動(dòng)物）法。自然界中的生物（植物、動(dòng)物）個(gè)體發(fā)育均屬于生長(zhǎng)成型。這是最個(gè)體發(fā)育均屬于生長(zhǎng)成型。這是最高層次的成型方法。高層次的成型方法。4.1.2 4.1.2 快速成型的過(guò)程快速成型的過(guò)程組合過(guò)程CAD模型Z向離散化（分層）層面信息處理層面加工與粘接層層堆積分解過(guò)程計(jì)算機(jī)中信息處理成形機(jī)中堆積成形4.1.3 4.1.3 快速成型技術(shù)的特點(diǎn)快速成型技術(shù)的特點(diǎn)1 1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。離）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。離散散/ /堆積成型的原理，將十分復(fù)雜的三維制堆積成型的原理，將十分復(fù)雜的三維制造過(guò)程簡(jiǎn)化為二維過(guò)程的疊加造過(guò)程簡(jiǎn)化為二維過(guò)程的疊加

5、2 2）快速原型產(chǎn)品單價(jià)與原型的復(fù)雜程度和原）快速原型產(chǎn)品單價(jià)與原型的復(fù)雜程度和原型的數(shù)量均無(wú)關(guān)型的數(shù)量均無(wú)關(guān) 產(chǎn)品單價(jià)產(chǎn)品單價(jià)產(chǎn)品單價(jià)產(chǎn)品單價(jià)傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法RPRP復(fù)雜程度復(fù)雜程度制造數(shù)量制造數(shù)量2）高度柔性。成型過(guò)程無(wú)需專用工具或夾具，通過(guò)）高度柔性。成型過(guò)程無(wú)需專用工具或夾具，通過(guò)對(duì)對(duì)CAD模型的修改重組就可獲得新零件的設(shè)計(jì)和模型的修改重組就可獲得新零件的設(shè)計(jì)和加工信息加工信息 。3）快速性。從）快速性。從CAD設(shè)計(jì)到原型設(shè)計(jì)到原型(或零件或零件)加工完畢，加工完畢，只需幾十分鐘至幾十小時(shí)只需幾十分鐘至幾十小時(shí) 4）成形過(guò)程中信息過(guò)程和材料過(guò)程的一體化，尤其）成形過(guò)程中

6、信息過(guò)程和材料過(guò)程的一體化，尤其適合成形材料為非均質(zhì)的原型。適合成形材料為非均質(zhì)的原型。5）技術(shù)的高度集成。）技術(shù)的高度集成。 集成了集成了CAD、CAM、CNC、激光、材料等技術(shù)。與反求工程（激光、材料等技術(shù)。與反求工程（RE）、網(wǎng)絡(luò)技）、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等結(jié)合，成為產(chǎn)品開發(fā)的有力工具。術(shù)等結(jié)合，成為產(chǎn)品開發(fā)的有力工具。4.2 4.2 快速成型制造工藝的分類快速成型制造工藝的分類一、按制造工藝所使用的材料的狀態(tài)、一、按制造工藝所使用的材料的狀態(tài)、性能特征分為：性能特征分為： 液態(tài)聚合、固化：原材料是液態(tài)的，利用光能或熱能使特殊的液態(tài)聚合物固化從而形成所需的形狀 粉末燒結(jié)與粘結(jié)：原材料是固態(tài)粉末，分別

7、通過(guò)激光燒結(jié)或用粘結(jié)劑粘結(jié)把材料粉末連接起來(lái) 絲材、線材熔化粘結(jié)：原材料為固態(tài)的絲材、或線或線材，通過(guò)升溫使其熔化并按指定的路線堆砌出需材，通過(guò)升溫使其熔化并按指定的路線堆砌出需要的形狀要的形狀 膜、板材層合：原材料是固態(tài)的板或膜，通過(guò)粘膜、板材層合：原材料是固態(tài)的板或膜，通過(guò)粘結(jié)把各片簿層板粘結(jié)在一起，或者是利用塑料膜結(jié)把各片簿層板粘結(jié)在一起，或者是利用塑料膜的光聚合作用而把各層膜片粘結(jié)起來(lái)的光聚合作用而把各層膜片粘結(jié)起來(lái)。二、按制造工藝原理分以下幾種二、按制造工藝原理分以下幾種熔融沉積技術(shù)熔融沉積技術(shù) (FDM)立體印刷成型立體印刷成型（SLA）層合實(shí)體制造層合實(shí)體制造 (LOM)無(wú)木模制

8、造無(wú)木模制造（PCM）三維噴涂粘結(jié)三維噴涂粘結(jié)(3DP)選域激光燒結(jié)選域激光燒結(jié) (SLS) 4.3 4.3 快速成型技術(shù)的應(yīng)用快速成型技術(shù)的應(yīng)用4.3.1 快速成型在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用快速成型在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用4.3.2 快速成型在模具制造中的應(yīng)用快速成型在模具制造中的應(yīng)用4.3.3 快速成型在快速鑄造中的應(yīng)用快速成型在快速鑄造中的應(yīng)用 4.3.4 快速成型在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用快速成型在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用4.3.5 快速成型在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用快速成型在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 4.3.1快速成型在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用快速成型在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用 在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)手段日趨先進(jìn)，計(jì)算在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)手段

9、日趨先進(jìn)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)快捷、直觀，但由于軟件機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)快捷、直觀，但由于軟件和硬件的局限，設(shè)計(jì)人員仍無(wú)法和硬件的局限，設(shè)計(jì)人員仍無(wú)法直觀地直觀地評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的效果和結(jié)構(gòu)的合理性以及生產(chǎn)工藝的可行性。產(chǎn)品的效果和結(jié)構(gòu)的合理性以及生產(chǎn)工藝的可行性。每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都可能存在著一些人為的設(shè)計(jì)缺陷，每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都可能存在著一些人為的設(shè)計(jì)缺陷，如果不及早發(fā)現(xiàn)就會(huì)影響后續(xù)工作。如果不及早發(fā)現(xiàn)就會(huì)影響后續(xù)工作。RP RP 原型將原型將CAD CAD 數(shù)字模型可視化，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、干涉檢驗(yàn)，數(shù)字模型可視化，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、干涉檢驗(yàn)，甚至某些功能測(cè)試，將設(shè)計(jì)缺陷消滅在

10、初步設(shè)計(jì)階甚至某些功能測(cè)試，將設(shè)計(jì)缺陷消滅在初步設(shè)計(jì)階段，減少損失。段，減少損失。1. 概念模型的可視化、零件的觀感評(píng)價(jià)概念模型的可視化、零件的觀感評(píng)價(jià)2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與裝配效驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與裝配效驗(yàn)3. 性能和功能測(cè)試性能和功能測(cè)試消費(fèi)品消費(fèi)品4.3.2 RP在模具制造中的應(yīng)用在模具制造中的應(yīng)用 快速模具制造技術(shù)快速模具制造技術(shù)(Rapid Tooling ,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱RT)是用快速是用快速成型工藝及相應(yīng)的后續(xù)加工，來(lái)快速制作模具的技術(shù)。成型工藝及相應(yīng)的后續(xù)加工，來(lái)快速制作模具的技術(shù)。 1. 可以根據(jù)可以根據(jù)CAD 模型直接將復(fù)雜的型腔曲面制造出來(lái)。模型直接將復(fù)雜的型腔曲面制造出來(lái)。2. 在

11、最終生產(chǎn)模具開模之前進(jìn)行新產(chǎn)品試制與小批量生在最終生產(chǎn)模具開模之前進(jìn)行新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率,節(jié)約開發(fā)費(fèi)節(jié)約開發(fā)費(fèi)用用3. 制造周期僅為原來(lái)的制造周期僅為原來(lái)的1/31/10 左右左右,生產(chǎn)成本僅為原生產(chǎn)成本僅為原來(lái)的來(lái)的1/31/5 4.3.2 RP在模具制造中的應(yīng)用在模具制造中的應(yīng)用 利用快速原型技術(shù)制造快速模具可以分為利用快速原型技術(shù)制造快速模具可以分為直接模具制造直接模具制造與與間接模具制造間接模具制造兩大類。主要用兩大類。主要用于制造塑料模、沖壓模和鑄模等。把熔模鑄造、于制造塑料模、沖壓模和鑄模等。把熔模鑄造、噴涂

12、法、陶瓷模法、研模法、電鑄法等先進(jìn)模噴涂法、陶瓷模法、研模法、電鑄法等先進(jìn)模具制造技術(shù)和快速原型制造結(jié)合起來(lái)，就可以具制造技術(shù)和快速原型制造結(jié)合起來(lái)，就可以快速地制造出各種簡(jiǎn)易模具和永久性鋼模來(lái)?？焖俚刂圃斐龈鞣N簡(jiǎn)易模具和永久性鋼模來(lái)。直接模具直接模具 指的是利用不同類型的快速原型技術(shù)直接制造指的是利用不同類型的快速原型技術(shù)直接制造出模具本身，然后進(jìn)行一些必要的后處理和機(jī)加工出模具本身，然后進(jìn)行一些必要的后處理和機(jī)加工以獲得模具所要求的機(jī)械性能、尺寸精度和表面粗以獲得模具所要求的機(jī)械性能、尺寸精度和表面粗糙度。直接快速模具制造是用糙度。直接快速模具制造是用SLSSLS、FDMFDM、LOMLO

13、M、3DP3DP等工藝直接制造出樹脂模、陶瓷模、金屬模等模具。等工藝直接制造出樹脂模、陶瓷模、金屬模等模具。1SLA工藝直接制模工藝直接制模利用利用SLASLA工藝制造樹脂模，可作為小批量塑料零件的工藝制造樹脂模，可作為小批量塑料零件的制造模具。制造模具。SLASLA制模的特點(diǎn)是：制模的特點(diǎn)是：1 1）可以直接得到塑料模具。）可以直接得到塑料模具。2 2）模具的表面粗糙度低，尺寸精度高。）模具的表面粗糙度低，尺寸精度高。3 3）適用小型模具的生產(chǎn)。）適用小型模具的生產(chǎn)。4 4）模具易發(fā)生翹曲，在成型過(guò)程中需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，）模具易發(fā)生翹曲，在成型過(guò)程中需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，尺寸精度不易保證。尺寸精度不

14、易保證。5 5）成型時(shí)間長(zhǎng)，往往需要二次固化）成型時(shí)間長(zhǎng)，往往需要二次固化1SLA工藝直接制模工藝直接制模利用利用SLASLA工藝制造樹脂模，可作為小批量塑料零件的工藝制造樹脂模，可作為小批量塑料零件的制造模具。制造模具。SLASLA制模的特點(diǎn)是：制模的特點(diǎn)是：1 1）可以直接得到塑料模具。）可以直接得到塑料模具。2 2）模具的表面粗糙度低，尺寸精度高。）模具的表面粗糙度低，尺寸精度高。3 3）適用小型模具的生產(chǎn)。）適用小型模具的生產(chǎn)。4 4）模具易發(fā)生翹曲，在成型過(guò)程中需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，）模具易發(fā)生翹曲，在成型過(guò)程中需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，尺寸精度不易保證。尺寸精度不易保證。5 5）成型時(shí)間長(zhǎng)，往往需

15、要二次固化）成型時(shí)間長(zhǎng)，往往需要二次固化2LOM工藝直接制模工藝直接制模 采用特殊的紙質(zhì)，利用采用特殊的紙質(zhì)，利用LOMLOM工藝方法可直接從模工藝方法可直接從模具的三維具的三維CADCAD模型制成紙質(zhì)模具，其堅(jiān)如硬木，并模型制成紙質(zhì)模具，其堅(jiān)如硬木，并可耐可耐200200的高溫，經(jīng)表面打磨處理可用作低熔點(diǎn)的高溫，經(jīng)表面打磨處理可用作低熔點(diǎn)合金的模具，或樣件試制用的注塑模以及精密鑄造合金的模具，或樣件試制用的注塑模以及精密鑄造用的蠟?zāi)３尚湍＃€可代替砂型鑄造用的木模。用的蠟?zāi)３尚湍?，還可代替砂型鑄造用的木模。 LOMLOM模具的特點(diǎn)是：模具的特點(diǎn)是：（1 1）模具翹曲變形小，成型過(guò)程無(wú)需設(shè)計(jì)和

16、制作支）模具翹曲變形小，成型過(guò)程無(wú)需設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)。撐結(jié)構(gòu)。（2 2）有較高的強(qiáng)度和良好的力學(xué)性能，但薄壁件的）有較高的強(qiáng)度和良好的力學(xué)性能，但薄壁件的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好?？估瓘?qiáng)度和彈性不夠好。（3 3）適用于制造中大型模具。）適用于制造中大型模具。（4 4）后續(xù)打磨處理耗時(shí)費(fèi)力，模具制造周期增加，）后續(xù)打磨處理耗時(shí)費(fèi)力，模具制造周期增加，成本提高成本提高 3. SLS工藝直接制模工藝直接制模 SLSSLS工藝采用樹脂、陶瓷和金屬粉等多種材料工藝采用樹脂、陶瓷和金屬粉等多種材料直接制造模具，這也是直接制造模具，這也是SLSSLS技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì) SLSSLS制模技術(shù)的特點(diǎn)制模

17、技術(shù)的特點(diǎn)(1)(1)制件的強(qiáng)度高，在成型過(guò)程中無(wú)需設(shè)計(jì)、制件的強(qiáng)度高，在成型過(guò)程中無(wú)需設(shè)計(jì)、制作支撐結(jié)構(gòu)。制作支撐結(jié)構(gòu)。(2)(2)能直接成型塑料、陶瓷和金屬制件。能直接成型塑料、陶瓷和金屬制件。(3)(3)適合中、小模具的制作適合中、小模具的制作(4)(4)成型件結(jié)構(gòu)疏松、多孔，且有內(nèi)應(yīng)力，制成型件結(jié)構(gòu)疏松、多孔，且有內(nèi)應(yīng)力，制件易變形件易變形 間接快速制模間接快速制模 指利用快速原型制造技術(shù)首先制作模芯，然后指利用快速原型制造技術(shù)首先制作模芯，然后用此模芯復(fù)制硬模具用此模芯復(fù)制硬模具( (如鑄造模具如鑄造模具) )，或采用噴涂金，或采用噴涂金屬法獲得輪廓形狀，或者制作母模復(fù)制軟模具（如屬

18、法獲得輪廓形狀，或者制作母模復(fù)制軟模具（如硅膠模）等。對(duì)快速原型制造技術(shù)得到的原型表面硅膠模）等。對(duì)快速原型制造技術(shù)得到的原型表面進(jìn)行特殊處理后代替木模，直接制造石膏型或陶瓷進(jìn)行特殊處理后代替木模，直接制造石膏型或陶瓷型，或是由原型經(jīng)硅橡膠模過(guò)渡轉(zhuǎn)換得到石膏型或型，或是由原型經(jīng)硅橡膠模過(guò)渡轉(zhuǎn)換得到石膏型或陶瓷型，再由石膏型或陶瓷型澆注出金屬模。陶瓷型，再由石膏型或陶瓷型澆注出金屬模。 間接制模方法則根據(jù)零件生產(chǎn)批量大小而不間接制模方法則根據(jù)零件生產(chǎn)批量大小而不同。常用的有：同。常用的有：硅膠模（批量硅膠模（批量5050件以下）件以下）環(huán)氧樹脂模（數(shù)百件以下）環(huán)氧樹脂模（數(shù)百件以下）金屬冷噴涂模

19、（金屬冷噴涂模（30003000件以下）件以下）快速制作快速制作EDMEDM電極加工鋼模（電極加工鋼模（50005000件以上）等件以上）等 間接制模法生產(chǎn)出來(lái)的模具一般又分為軟質(zhì)模具和間接制模法生產(chǎn)出來(lái)的模具一般又分為軟質(zhì)模具和硬質(zhì)模具兩大類硬質(zhì)模具兩大類 按模具材料的不同，間接快速制模分為：非金屬模按模具材料的不同，間接快速制模分為：非金屬模具、半金屬模具、金屬模具具、半金屬模具、金屬模具1 1）非金屬模具有）非金屬模具有RPRP原型直接翻制獲得。主要有：硅原型直接翻制獲得。主要有：硅橡膠模、環(huán)氧樹脂模橡膠模、環(huán)氧樹脂模2 2）金屬模具一般通過(guò)）金屬模具一般通過(guò)RPRP原型結(jié)合澆注、燒結(jié)、

20、鑄造、原型結(jié)合澆注、燒結(jié)、鑄造、電加工等方法獲得電加工等方法獲得3 3）半金屬模具一般通過(guò)電鑄或金屬噴涂方法形成金）半金屬模具一般通過(guò)電鑄或金屬噴涂方法形成金屬薄殼，然后用非金屬材料或復(fù)合材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的屬薄殼，然后用非金屬材料或復(fù)合材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的工藝方法獲得。工藝方法獲得。軟質(zhì)模具 軟質(zhì)模具因其所使用的軟質(zhì)材料（如硅橡膠、軟質(zhì)模具因其所使用的軟質(zhì)材料（如硅橡膠、環(huán)氧樹脂、低熔點(diǎn)合金、鋅合金、鋁等）有環(huán)氧樹脂、低熔點(diǎn)合金、鋅合金、鋁等）有別于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料，也可稱簡(jiǎn)易鋼模。制別于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料，也可稱簡(jiǎn)易鋼模。制造成本相對(duì)較低。造成本相對(duì)較低。 這類模具一般用這類模具一般用RPRP技術(shù)制作零件原

21、型，然技術(shù)制作零件原型，然后根據(jù)該原型翻制成硅橡膠模、金屬樹脂模后根據(jù)該原型翻制成硅橡膠模、金屬樹脂模和石膏模和石膏模 1）硅橡膠模具）硅橡膠模具 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 硅膠模具有很好的彈性、復(fù)印性和一定的強(qiáng)度硅膠模具有很好的彈性、復(fù)印性和一定的強(qiáng)度, , 便便于脫模，能夠制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無(wú)拔模斜于脫模，能夠制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無(wú)拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽類的零件，度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽類的零件，制作澆注完成后均可直接取出制作澆注完成后均可直接取出 。 硅橡膠可用作試制小批量生產(chǎn)用注塑模、精鑄蠟?zāi)９柘鹉z可用作試制小批量生產(chǎn)用注塑模、精鑄蠟?zāi)：推渌g接快速模具制造技

22、術(shù)的中間過(guò)渡模和其他間接快速模具制造技術(shù)的中間過(guò)渡模 RPRP原型原型表面打磨表面打磨硅膠計(jì)量硅膠計(jì)量型框制作型框制作真空脫泡真空脫泡硅膠注入型框、二次脫泡硅膠注入型框、二次脫泡硅膠硅膠硅膠硬化硅膠硬化開模修整開模修整取出原型取出原型合模固定合模固定硅膠模具的制作工藝流程硅膠模具的制作工藝流程 硅膠模硅膠模2）環(huán)氧樹脂模具）環(huán)氧樹脂模具 環(huán)氧樹脂模具是將液態(tài)的環(huán)氧樹脂與有機(jī)或環(huán)氧樹脂模具是將液態(tài)的環(huán)氧樹脂與有機(jī)或無(wú)機(jī)復(fù)合材料作為基體材料，以無(wú)機(jī)復(fù)合材料作為基體材料，以原型原型為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)澆注模具的一種間接制模方法澆注模具的一種間接制模方法 環(huán)氧樹脂模具與傳統(tǒng)注塑模具相比，成環(huán)氧樹脂模具與傳統(tǒng)注

23、塑模具相比，成本只有傳統(tǒng)方法的幾分之一，模具壽命如鋼本只有傳統(tǒng)方法的幾分之一，模具壽命如鋼模，但比硅膠模高模，但比硅膠模高3）金屬樹脂模具）金屬樹脂模具 用環(huán)氧樹脂加金屬粉用環(huán)氧樹脂加金屬粉( (鐵粉或鋁粉鐵粉或鋁粉) )作填充材作填充材料，也有的加水泥、石膏或加強(qiáng)纖維作填料。料，也有的加水泥、石膏或加強(qiáng)纖維作填料。這種簡(jiǎn)易模具也是利用這種簡(jiǎn)易模具也是利用RPRP原型翻制而成，強(qiáng)原型翻制而成，強(qiáng)度和耐溫性比高溫硅橡膠更好。度和耐溫性比高溫硅橡膠更好。 4）金屬噴涂模具）金屬噴涂模具 金屬噴涂制模技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包金屬噴涂制模技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括注射模括注射模( (塑料或蠟塑料或

24、蠟) )、吹塑模、旋轉(zhuǎn)模塑模、吹塑模、旋轉(zhuǎn)模塑模、反應(yīng)注射模反應(yīng)注射模(RIM)(RIM)、吸塑模、澆鑄模等。金屬、吸塑模、澆鑄模等。金屬噴涂模尤其適合于低壓成型過(guò)程，如反應(yīng)注噴涂模尤其適合于低壓成型過(guò)程，如反應(yīng)注塑、吹塑、澆鑄等。如用于聚胺酯制品生產(chǎn)塑、吹塑、澆鑄等。如用于聚胺酯制品生產(chǎn)時(shí)，件數(shù)能達(dá)到時(shí)，件數(shù)能達(dá)到1010萬(wàn)件以上萬(wàn)件以上 將霧狀金屬噴涂到將霧狀金屬噴涂到RPRP原型上，產(chǎn)生約原型上，產(chǎn)生約2cm2cm厚的金屬厚的金屬硬殼，然后用填充的環(huán)氧樹脂或硅橡膠支撐，將殼硬殼，然后用填充的環(huán)氧樹脂或硅橡膠支撐，將殼與原型分離，得到精密的模具。與原型分離，得到精密的模具。1 1）模型準(zhǔn)備

25、）模型準(zhǔn)備用快速原型機(jī)制作初樣模用快速原型機(jī)制作初樣模2 2）金屬噴涂模型）金屬噴涂模型3 3）制作模具框架）制作模具框架4 4）澆注模具的填充材料）澆注模具的填充材料5 5）脫模及模具型腔表面拋光處理）脫模及模具型腔表面拋光處理5）電鑄制模法）電鑄制模法 電鑄模是一種結(jié)合快速原型和傳統(tǒng)電鑄的快速電鑄模是一種結(jié)合快速原型和傳統(tǒng)電鑄的快速模具技術(shù)。它的基本過(guò)程為模具技術(shù)。它的基本過(guò)程為: :（1 1）對(duì)）對(duì)RP RP 原型表面進(jìn)行必要的處理原型表面進(jìn)行必要的處理, ,如打磨、拋光、如打磨、拋光、涂敷導(dǎo)電層等；涂敷導(dǎo)電層等；（2 2）置入電鑄槽中）置入電鑄槽中, ,通過(guò)常溫電鑄獲得金屬殼層通過(guò)常溫

26、電鑄獲得金屬殼層, ,該該殼層的內(nèi)表面精確地復(fù)制出了殼層的內(nèi)表面精確地復(fù)制出了RP RP 原型的外表面原型的外表面（3 3）高溫?zé)Y(jié)去除金屬殼內(nèi)的原型）高溫?zé)Y(jié)去除金屬殼內(nèi)的原型（4 4）在模具框和金屬殼外側(cè)之間澆鑄低熔點(diǎn)合金或）在模具框和金屬殼外側(cè)之間澆鑄低熔點(diǎn)合金或鋁粉鋁粉 樹脂混合材料背襯樹脂混合材料背襯, ,即可得到電鑄模。即可得到電鑄模。 特點(diǎn)特點(diǎn)：模具復(fù)制性好且尺寸精度高，適用于精度要：模具復(fù)制性好且尺寸精度高，適用于精度要求較高、形態(tài)均勻一致和形狀花紋不規(guī)則的型腔模求較高、形態(tài)均勻一致和形狀花紋不規(guī)則的型腔模具，具， 硬質(zhì)模具 硬質(zhì)模具屬于鋼質(zhì)模具，利用RPM原型制作鋼質(zhì)模具的主

27、要方法有陶瓷型精密鑄造法、熔模鑄造法、砂型鑄造法、電火化加工法等。 1 1）電火花）電火花（EDM）加工鋼模加工鋼模 RPRP制作的原型往往不導(dǎo)電，無(wú)法直接用作電火制作的原型往往不導(dǎo)電，無(wú)法直接用作電火花加工的工件電極。火花加工法是利用花加工的工件電極。火花加工法是利用RPRP原型制作原型制作EDMEDM電極，然后利用電火花加工制作鋼模，其制作電極，然后利用電火花加工制作鋼模，其制作過(guò)程一般為：過(guò)程一般為：零件原始信息零件原始信息 立體立體CADCAD模型模型 快速成型快速成型 RPRP原型原型翻制研具翻制研具研磨電極研磨電極電火花加工電火花加工鋼模鋼模 電火花技術(shù)加工模具正成為一種常規(guī)的方法

28、電火花技術(shù)加工模具正成為一種常規(guī)的方法 2 2）陶瓷型精密鑄造法）陶瓷型精密鑄造法 適用于單件生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)鋼模適用于單件生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)鋼模 基本原理是以快速成型系統(tǒng)制作的模型，用特制的基本原理是以快速成型系統(tǒng)制作的模型，用特制的陶瓷漿料制成陶瓷鑄型，利用鑄造方法制作鋼模具陶瓷漿料制成陶瓷鑄型，利用鑄造方法制作鋼模具 工藝過(guò)程為：制造工藝過(guò)程為：制造RPRP原型母模原型母模浸掛陶瓷漿浸掛陶瓷漿在焙在焙燒爐中固化模殼燒爐中固化模殼燒去母模燒去母模預(yù)熱模殼預(yù)熱模殼澆鑄鋼澆鑄鋼( (鐵鐵) )型腔型腔拋光拋光加入澆注、冷卻系統(tǒng)加入澆注、冷卻系統(tǒng)制成生產(chǎn)制成生產(chǎn)注塑模注塑模 周期不超過(guò)周期不超過(guò)4

29、 4周，制造的模具可生周，制造的模具可生2500025000個(gè)塑料產(chǎn)品個(gè)塑料產(chǎn)品 3 3）熔模精密鑄造法）熔模精密鑄造法 RP RP原型或根據(jù)原型翻制的硅橡膠、金屬原型或根據(jù)原型翻制的硅橡膠、金屬樹脂復(fù)合材料或聚氨酯制成蠟?zāi)；驑渲５臉渲瑥?fù)合材料或聚氨酯制成蠟?zāi)；驑渲５膲盒?，然后用該壓型批量制造蠟?zāi)：蜆渲麎盒?，然后用該壓型批量制造蠟?zāi)：蜆渲Ｊ?4）砂型鑄造法）砂型鑄造法 專用覆膜砂，利用專用覆膜砂，利用SLSSLS成型技術(shù)可以直接制成型技術(shù)可以直接制造砂型（芯），通過(guò)澆注可得到形狀復(fù)雜造砂型（芯），通過(guò)澆注可得到形狀復(fù)雜的金屬模具的金屬模具直接快速模具與間接快速模具技術(shù)的比較直接快

30、速模具與間接快速模具技術(shù)的比較 直接快速模具直接快速模具制造工藝簡(jiǎn)單、工期短，特別適制造工藝簡(jiǎn)單、工期短，特別適合需要復(fù)雜形狀的內(nèi)流道冷卻的模具與零件；但是，合需要復(fù)雜形狀的內(nèi)流道冷卻的模具與零件；但是，它在模具精度和性能控制方面比較困難，特殊的后它在模具精度和性能控制方面比較困難，特殊的后處理設(shè)備與工藝使成本提高較大，模具的尺寸也受處理設(shè)備與工藝使成本提高較大，模具的尺寸也受到較大的限制到較大的限制 間接快速模具間接快速模具根據(jù)不同的應(yīng)用要求，選擇不同根據(jù)不同的應(yīng)用要求，選擇不同復(fù)雜程度和成本的工藝，可以較好地控制模具的精復(fù)雜程度和成本的工藝，可以較好地控制模具的精度、表面質(zhì)量、機(jī)械性能與使

31、用壽命，也可以滿足度、表面質(zhì)量、機(jī)械性能與使用壽命，也可以滿足經(jīng)濟(jì)性的要求經(jīng)濟(jì)性的要求 4.3.3 在在快速鑄造快速鑄造中的應(yīng)用中的應(yīng)用 快速成型與鑄造工藝的結(jié)合稱為快速鑄造工快速成型與鑄造工藝的結(jié)合稱為快速鑄造工藝。由于快速鑄造過(guò)程無(wú)須開模具，因而大大節(jié)藝。由于快速鑄造過(guò)程無(wú)須開模具，因而大大節(jié)省了制造周期和費(fèi)用采用快速成型技術(shù)，鑄造過(guò)省了制造周期和費(fèi)用采用快速成型技術(shù)，鑄造過(guò)程無(wú)須開模具，因而大大節(jié)省了制造周期和費(fèi)用程無(wú)須開模具，因而大大節(jié)省了制造周期和費(fèi)用,可鑄造出結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、難于用其它方法加工的可鑄造出結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、難于用其它方法加工的精度較高的鑄件精度較高的鑄件 快速鑄造基本原理就

32、是利用快速成型技術(shù)直快速鑄造基本原理就是利用快速成型技術(shù)直接或間接制造鑄造用的蠟?zāi)?、消失模、模樣、接或間接制造鑄造用的蠟?zāi)?、消失模、模樣、模板、型芯或型殼等，然后結(jié)合傳統(tǒng)鑄造工模板、型芯或型殼等，然后結(jié)合傳統(tǒng)鑄造工藝，快捷地制造精密鑄件。藝，快捷地制造精密鑄件。 4.3.4 4.3.4 在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用 快速成型制造技術(shù)為藝術(shù)家以三維形式快速成型制造技術(shù)為藝術(shù)家以三維形式更細(xì)膩、形象、準(zhǔn)確、生動(dòng)、迅速地表達(dá)自更細(xì)膩、形象、準(zhǔn)確、生動(dòng)、迅速地表達(dá)自己的思想情感提供了一種新的手段，也為珍己的思想情感提供了一種新的手段，也為珍稀藝術(shù)品的復(fù)制、藝術(shù)品形式的多樣化提供稀藝術(shù)品的復(fù)制、藝術(shù)品形式的多樣化提供了有力的工具。了有力的工具。4.3.5 RP4.3.5 RP在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用 運(yùn)用運(yùn)用CT或或MRI數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)，采用RP技術(shù)快速技術(shù)快速制作物理模型，加工出內(nèi)、外部三維結(jié)構(gòu)制作物理模型，加工出內(nèi)、外部三維結(jié)構(gòu)完全仿真的生物模型，可為想不通過(guò)開刀完全仿真的生物模型，可為想不通過(guò)開刀就可觀看病人骨結(jié)構(gòu)的研究人員、種植體就可觀看病人骨結(jié)構(gòu)的研究人員、種植體設(shè)計(jì)師和外科醫(yī)生等提供非常有益的幫助。設(shè)計(jì)師和外科醫(yī)生等提供非常有益的幫助。 CTCT數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)骨骼骨骼3 3D D數(shù)模數(shù)模RPRP模型模型 4.4 4