快速模具制造技术

RPM技术制作的原型在许多情况下由于其使用材料的限制，还不能替代最终的真实产品。为获得真实材料制作的产品，且快速形成一定批量的生产能力，便产生了基于 RPM的快速模具(Rapid Tooling)制造技术。 运用RT技术突出的特点就是其显著的经济效益，它与传统的数控加工模具方法相比，周期和费用都降低了10%-30%左右。

快速成型制造技术自80年代末在美国产生以来，得到了工业界的迅速重视与应用，使得该项技术一直处于繁荣发展阶段。RPM技术如果仅仅停留在原型制作上，尚形成不了对制造业的冲击，要想发挥RPM技术的更大优势，就必须形成一定批量的快速制造能力，因此，基于RPM的快速模具技术RT受到高度重视，也得到了迅速的发展。

基于RP的快速模具制造方法一般分为直接法和间接法两大类。直接制模法是直接采用RP技术制作模具，在RP技术诸方法中能够直接制作金属模具的是选择性激光烧结法-SLS法。用这种方法制造的钢铜合金注射模，寿命可达5万件以上。但此法在烧结过程中材料发生较大收缩且不易控制，故难以快速得到高精度的模具。目前，基于RPM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一般分为软质模具(Soft Tooling)和硬质模具(Hard Tooling)两大类。

软质模具

软质模具因其所使用的软质材料，如硅橡胶、环氧树脂、低熔点合金、锌合金、铝等，有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。

目前提出的软质模具制造方法主要有树脂浇注法、金属喷涂法、电铸法、硅橡胶浇注法等。

1硅橡胶浇注法

硅橡胶浇注法制作的模具由于具有良好的柔性和弹性，能够制作出结构复杂、花纹精细、无拔模斜度或倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件，因而倍受关注。

其制作过程为：RPM原型表面处理并涂洒脱模剂──原型固定并放置型框──硅橡胶计量、真空脱泡并混合──浇注硅橡胶模具──固化──刀剖开模并取出原型。

硅橡胶软质模具的寿命一般为20-50件，适用于批量不大的注塑件的生产。

2树脂浇注法

硅橡胶模具仅仅适用于较少数量制品的生产，如果制品数量增大时，则可用快速原型翻制环氧树脂模具。它是将液态的环氧树脂与有机或无机材料复合为基体材料，以原型为母模浇注模具的一种制模方法。

其工艺过程为：原型表面处理并涂洒脱模剂──设计制作模框──选择和设计分型面──树脂浇注──开模并取出原型。

树脂浇注法快速制作模具工艺简单、成本低廉，树脂型模具传热性能好、强度高且型面不需加工，适用于注塑模、薄板拉深模、吸塑模及聚氨酯发泡成型模等。

3金属喷涂法

金属喷涂法是以RPM原型作基体样模，将低熔点金属或合金喷涂到样模表面上形成金属薄壳，然后背衬充填复合材料而快速制作模具的方法。金属喷涂法工艺简单、周期短，型腔及其表面精细花纹可一次同时成型，耐磨性能好，尺寸精度高。在制作过程中要注意解决好涂层与原型表面的贴合和脱离问题。

4电铸制模法

电铸制模法的原理和过程与金属喷涂法比较类似。它是采用电化学原理，通过电解液使金属沉积在原型表面，背衬其他充填材料来制作模具的方法。电铸法制作的模具复制性好且尺寸精度高，适合于精度要求较高、形态均匀一致和形状花纹不规则的型腔模具，如人物造型模具、儿童玩具和鞋模等。

硬质模具

软质模具生产制品的数量一般为50-5000件，对于上万件乃至几十万件的产品，仍然需要传统的钢质模具，硬质模具指的就是钢质模具，利用RPM原型制作钢质模具的主要方法有熔模铸造法、电火花加工法、陶瓷型精密铸造法等。

1电火花加工法

电火花加工法是利用RPM原型制作EDM电极，然后利用电火花加工制作钢模，其制作过程一般为，RPM原型──三维砂轮──石墨电极──钢模。

2熔模精密铸造法

在批量生产钢质模具时可采用熔模精密铸造。该方法是利用RPM原型或根据原型翻制的软质模具生产蜡模，然后利用熔模精铸工艺制作钢质模具。几乎所有的RPM原型都可以作为熔模精密铸造的母模。

3陶瓷型精密铸造法

对于单件或小批量钢质模具的生产可采用陶瓷型精密铸造法。其工艺过程为：RPM原型作母模──浸挂陶瓷砂浆──在焙烧炉中固化模壳──烧去母模──预热模壳──浇注钢模型腔──型腔表面抛光。