著全球經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步一體化，制作業(yè)競(jìng)爭(zhēng)顯得越發(fā)激烈。如何縮短生產(chǎn)周期并下降本錢，成了制作業(yè)重要考慮的標(biāo)題。提高產(chǎn)品的開發(fā)速度和生產(chǎn)的柔性化程度成為共同的目標(biāo)?！?

快速模具制作技巧（RT）就是適應(yīng)這種市場(chǎng)需求，能快捷、方便地制作工具和模具的一種新型技巧。以快速成形技巧為基礎(chǔ)的快速制模技巧，是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的新興技巧，是傳統(tǒng)的制模方法與快速成形技巧相聯(lián)合的產(chǎn)物。與傳統(tǒng)技巧相比，快速制模技巧從產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)到原型件模型的制作，直到產(chǎn)品模具的制作、產(chǎn)品的生產(chǎn)都顯示出了無比的優(yōu)勝性?！?

從古代的手工制作到后來的CAD畫圖，再到現(xiàn)在的RT，它的發(fā)展也就形成了一個(gè)綜合的制作系統(tǒng)?！?

快速制模技巧合適中國(guó)國(guó)情，具有廣闊的利用前景。與高速銑削加工相比，在表面帶精致復(fù)雜外形和電火花加工難以省往的金屬模具制作方面占領(lǐng)上風(fēng)?！?

根據(jù)模具材料、生產(chǎn)本錢、RP原型的材料、生產(chǎn)批量、模具的精度請(qǐng)求已開發(fā)出多種多樣的工藝方法。目前的快速制模方法大致有間接制模法和直接制模法，基于RP快速制作模具的方法多為間接制模法。根據(jù)材質(zhì)不同，間接制模法生產(chǎn)出來的模具有軟模、橋模和硬模?！?

軟模（soft tooling）通常指的是硅橡膠模具。用SLA、FDM、LOM或SLS等技巧制作的原型，再翻成硅橡膠模具后，向模中灌注雙組份的聚氨酯，固化后即得到所需的零件。橋模（bridge tooling）通常指的是可直接進(jìn)行注塑生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂模具。采用環(huán)氧樹脂模具與傳統(tǒng)注塑模具相比，本錢只有傳統(tǒng)方法的幾分之一，生產(chǎn)周期也大大減少。模具壽命不及鋼模，但比硅膠模高，可達(dá)1000～5000件，可滿足中小批量生產(chǎn)的需要。硬模（hard tooling）通常指的就是鋼質(zhì)模具，即用間接方法制作金屬模具和用快速成形直接加工金屬模具。 

快速原型技巧（RP）　

快速原型技巧（Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱RP）于1988年出生于美國(guó)，敏捷擴(kuò)大到歐洲和日本，并于九十年代初期引進(jìn)中國(guó)。快速原型技巧（RP）是采用材料累加思想，快速制作產(chǎn)品原型的新型綜合技巧，已廣泛利用于機(jī)械、汽車、電器、航天航空、軍工等幾乎所有的產(chǎn)業(yè)范疇，開創(chuàng)了模具快速制作的新時(shí)代，發(fā)展前景廣闊。　

傳統(tǒng)的切削加工是不斷地往除毛坯上的過剩材料而得到制件，而RP技巧是采用基于材料累積制作的思想，把三維立體看成是無數(shù)平行的、具有不同外形的層面的疊加，能快速制作生產(chǎn)晶原型。　

快速原型制作技巧（RP）將盤算機(jī)幫助設(shè)計(jì)（CAD）、幫助制作（CAM）、盤算機(jī)幫助把持（CHC）、精密伺服驅(qū)動(dòng)和新材料等先進(jìn)技巧集于一體，根據(jù)盤算機(jī)上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)模型，對(duì)其進(jìn)行分層切片，得到各層截面的輪廓，激光選擇性的切割一層層的紙（或固化一層層的液態(tài)樹脂、燒結(jié)一層層的粉末材料或熱噴頭選擇快速地熔覆一層層的塑料或選擇性地向粉末材料噴射一層層粘結(jié)劑等），形成各截面輪廓并逐步疊加成三維產(chǎn)品。目前，它已成為現(xiàn)代制作業(yè)的支柱技巧，是實(shí)現(xiàn)并行工程、集成制作技巧和技巧開發(fā)必不可少的手段之一。　

用于快速原型制作的材料有：液態(tài)光敏樹脂、粉末材料、熱塑性材料和薄片材料等?？焖僭椭谱靼闯尚尾牧霞凹记傻牟煌?，發(fā)展了立體光刻造型法（SL）、粉末燒結(jié)法（SIS）、融化凝聚法（FDM）、薄層材料制作法（LOM）、三維印刷法（3DP）、逐層固化法（SGC）?！?
與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下長(zhǎng)處：　

（1）可敏捷制作出自由曲面和更為復(fù)雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大下降了新產(chǎn)品的開發(fā)本錢和開發(fā)周期；　

（2）屬非接觸加工，不需要機(jī)床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響；　

（3）無振動(dòng)、噪聲和切削廢物；　

（4）可實(shí)現(xiàn)夜間完整主動(dòng)化生產(chǎn)；　

（5）加工效率高，能快速制作生產(chǎn)品實(shí)體模型及模具。　

基于RP技巧的部分快速模具制作實(shí)例　

一、車燈殼的硅膠制模　

真空澆鑄技巧是快速原型/快速制模技巧范疇中較新的技巧，常用于軟質(zhì)模具制作。下面就先容用真空澆鑄技巧來制作車燈殼硅膠模的過程?！?

1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備　

所用設(shè)備包含MK-Mini真空澆鑄機(jī)、太陽能電子天平、靜音空壓機(jī)、脫模工具和耗材。模具制作材料用硅膠T2和硬化劑（一般按10:1的比例配制）。　

2. 硅膠模的制作過程　

（1）原型表面處理　

用一般的快速原型成形方法制作的車燈原型件，其疊層斷面之間一般常存在縫隙或凹凸不平的臺(tái)階紋，通常需要進(jìn)行防滲處理、強(qiáng)化處理以提高原型的抗?jié)裥浴⒖篃嵝院统叽绶€(wěn)固性。同時(shí)，要對(duì)原型表面進(jìn)行干凈以提高表面的光滑程度。只有原型表面足夠光滑，才干保證制作的硅膠模型腔的光潔度，進(jìn)而確保翻制的產(chǎn)品具有較高的表面質(zhì)量和便于從硅膠模中取出。　

（2）硅膠和固化劑計(jì)量，混雜并抽真空　

首先根據(jù)原型件（車燈殼）的尺寸和外形估計(jì)原型件的體積，再盤算出型箱的體積，兩者相減即得所需硅膠的體積。根據(jù)硅膠的密度盤算硅膠的重量和硬化劑的重量（兩者比例約為10:1），然后混雜并放進(jìn)MK-Mini真空澆鑄機(jī)里抽真空，這重要是除往膠料攪拌時(shí)混進(jìn)的空氣及部分反應(yīng)產(chǎn)物。在這個(gè)過程中需要留心的是根據(jù)估計(jì)的原型件體積來稱取硅膠時(shí)要適量，型箱體積取得過小，可以下降硅膠的用量，節(jié)儉制模本錢，但是會(huì)影響硅膠的應(yīng)用后果且不利于硅膠模的澆注，從而使制作的模具存在缺點(diǎn)；體積取得過大，既浪費(fèi)硅膠增加本錢也增加了從硅膠模中取生產(chǎn)品的難度?！?

（3）選取分別面、貼膠紙并制作澆口　

采用真空澆注技巧原則上不管多復(fù)雜的零件，包含凸、側(cè)凹零件，都能成形。關(guān)鍵的標(biāo)題是要準(zhǔn)確、準(zhǔn)確地?cái)喽ǚ謩e面的地位，由于它直接影響著澆注產(chǎn)品能否順利脫模以及產(chǎn)品澆注質(zhì)量的好壞。澆注口的定位應(yīng)當(dāng)使得樹脂達(dá)到型箱各個(gè)邊緣的路徑是非雷同，這樣有利于澆注，甚至有可能省掉澆冒口?！?

澆注口信道地位的固定件最好用光滑的圓桿，通常應(yīng)用硅膠棒。對(duì)于該車燈殼選取下表面為分別面，并在分別面上貼上膠紙，然后用硅膠棒制作澆口。澆口地位只能選取端面地位，不能選高低表面，由于這樣會(huì)影響車燈的表面光潔度和光學(xué)性能，從而影響質(zhì)量。　

（4）硅膠澆注再抽真空固化并烘干　

把排氣過的硅膠警惕地從側(cè)面倒進(jìn)型箱，硅膠沿著一側(cè)的箱壁進(jìn)進(jìn)型箱，直到原型件全部沒進(jìn)硅膠內(nèi)。把型箱放進(jìn)MK-Mini系統(tǒng)中，再次進(jìn)行抽真空，目標(biāo)重要是脫往在澆注時(shí)因吸附或受堵面殘存在膠料中的氣泡。這些氣泡對(duì)模具質(zhì)量有極大的影響，脫除不徹底會(huì)在模具表面產(chǎn)賭氣孔等缺點(diǎn)。對(duì)此排氣進(jìn)行的時(shí)間大約50分鐘，將硅膠從真空室里取出放烤箱中烘干，對(duì)硅膠進(jìn)行加速硬化?！?

（5）脫?！?

在硅膠硬化后，模具就可打開了。在打開之前通過澆注口通進(jìn)壓縮空氣，使得模具與原型件離開，便于下一步脫模?！?

首先用筆在分別面畫出波浪線的分割線，再用小刀按波浪線切開硅膠模。由于硅膠的透明性，小刀切割的過程可以很明白地看到。這里要留心小刀在盡可能地對(duì)著分別面，以防切開的截面與分別面離得太遠(yuǎn)。為防止?jié)沧r(shí)模具的錯(cuò)位，切割模具時(shí)，切口應(yīng)切成鋸齒狀。然后利用脫模工具將原型件取出后，將硅膠上殘留的膠帶和硅膠屑往掉，從而車燈的硅膠模具就制作出來了。　

利用這個(gè)模具就可以制作出很多色樣但外形雷同的車燈殼產(chǎn)品了。　

3. 產(chǎn)品的制作　

把制作好的兩半硅膠膜具蓋上并用釘針固定。先抽真空然后再放進(jìn)真空澆注機(jī)中，使?jié)沧⒖趯?duì)準(zhǔn)漏斗嘴，把產(chǎn)品材料放進(jìn)Mini澆注機(jī)的杯中，起動(dòng)機(jī)器。通過澆道澆注，完后取出模具進(jìn)行烘干，待固化后，再取出模具開模，這樣產(chǎn)品就被制作出來了。產(chǎn)品可以根據(jù)需要選擇不同的色彩。從實(shí)驗(yàn)中可知，采用這種快速制模技巧制作的產(chǎn)品無論是在質(zhì)量、式樣、還是表面精度，與原型件相比都不遜色，完整能滿足快速生產(chǎn)的請(qǐng)求。 
　 
二、大型汽車籠罩件模具的快速制作　

傳統(tǒng)的大型汽車模具制作方法是首先通過鑄造獲得型坯，然后通過機(jī)加工的方法對(duì)型坯進(jìn)行加工來保證模具的尺寸。傳統(tǒng)的模具加工方法存在的毛病為：制作周期長(zhǎng)，本錢高，下降模具開發(fā)的周期和本錢成為急待解決的標(biāo)題?！?

快速模具制作（RT工藝）是一種新型的工藝，RT工藝方法之一是通過快速原型制作（RP工藝）獲得原型，通過無焙燒陶瓷型技巧將原型轉(zhuǎn)換為陶瓷型，再進(jìn)行精密鑄造獲得尺寸精度較高、表面光潔度良好的鑄件，經(jīng)拋光處理后即得到所制作的模具?！?

清華大學(xué)激光快速成型中心與一汽集團(tuán)、一汽模具技巧有限公司合作采用RP/RT技巧制作大型汽車籠罩件模具，制作步驟如下：　

（1）用Pro/E造型軟件做出CAD模型。利用MARC非線性有限元分析軟件對(duì)鑄件的凝固過程的尺寸精度進(jìn)行有限元分析，修正CAD模型。 
　 
（2）LOM工藝制作模具凸凹模工作部分的原型，在殷華公司M-RPMS—II型設(shè)備上，利用LOM分層實(shí)體***，采用YHCP-1004涂敷紙，完成模具凸凹模的原型制作，其余部分由砂型制作?！?

（3）凸凹模工作部分的原型采用M-RPMS-Ⅱ型多功效快速成型機(jī)制作，輪廓掃描速度為300mm/s，網(wǎng)格直線速度為500mm/s，二氧化碳激光器功率為35W，采用YHCP-1004涂覆紙，熱壓溫度為90℃，紙和膠層的總厚度為0.1mm-1mm?！?

（4）利用無焙燒陶瓷轉(zhuǎn)換技巧將模具的凸、凹模原型轉(zhuǎn)換為陶瓷型，陶瓷型凝固時(shí)間為8-10分鐘，表面粗糙度Ra0.8-3.2?！?

（5）采用陶瓷型精密鑄造與消散模鑄造技巧相聯(lián)合的方法制作凸、凹模（包含工作部分和其它部分）。　

（6）對(duì)鑄造得到的模具進(jìn)行簡(jiǎn)略的拋光、打磨，獲得所需的模具?！?

北京殷華激光成型及模具有限公司采用RP/RT技巧完成了大型汽車籠罩件模具的凸凹模制作，這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)用板料沖壓模具，它的成功開辟了一條大型籠罩件模具制作的新路。 

快速制模技巧發(fā)展趨勢(shì)　

快速制模技巧是在與傳統(tǒng)的機(jī)械加工制模技巧的競(jìng)爭(zhēng)中產(chǎn)生并發(fā)展起來的。固然近年來高速銑削技巧得到敏捷發(fā)展，其高達(dá)10多萬轉(zhuǎn)/分的銑削速度和良好的表面精度已大大提高了機(jī)械加工制模技巧的競(jìng)爭(zhēng)力，再加上電火花加工技巧，致使機(jī)械加工制模技巧成為快速制模技巧強(qiáng)盛的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。但是，在制作表面帶微細(xì)外形、流道復(fù)雜，以及具有梯度功效材料和不同材質(zhì)表面的模具等方面，快速制模技巧也有著機(jī)加工無可相比的上風(fēng)?！?

目前，中國(guó)的汽車、家電、電子/通信、輕工等諸多行業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)越來越離不開快速制模技巧。對(duì)于該技巧在中國(guó)的發(fā)展，我們的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是開發(fā)出具有原創(chuàng)性的短流程、高精度的快速制模所需的新材料和新工藝，以形成具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的快速制模核心技巧。而當(dāng)務(wù)之急則是加大對(duì)于大中型、復(fù)雜外形、耐久性、高精度金屬模具的快速及低本錢制作新工藝和新材料的開發(fā)力度。