分层实体技术的应用.doc

分层实体技术的应用上世纪80年代末出现了一项高新制造技术快速成型技术(Rapid Prototypin)。按照快速成型技术使用的材料及工艺特点，主要分为LOM(Laminated Object Manufacturing)分层实体制造工艺、SLA(Stereolithography Apparatus)立体光刻工艺、SLS(Selective Laser Sintering)选择性烧结工艺、FDM(Fused Depostion Modeling)熔融沉积制造工艺等几大类，在汽车、摩托车、家电、航空、医疗等行业获得了广泛的应用。如果零件结构需要，还应像钢模一样设计抽芯、滑块、顶杆等结构，其设计是否合理对于注塑件能否顺利脱模至关重要，也是纸基注塑模具设计的技术关键之一。流道、浇口、排气口设纸基模具的流道与浇口，不必像钢模那样设计主流道、分流道、浇口、冷料穴等完整的浇注系统，而采用模具表面直接到注塑件的简易浇口设计，浇口位置选取时主要考虑一般应在最低点或相对低点以利于聚氨酯材料充满型腔及自然排气，尽量设置在不影响注塑件外观的部位，尽量设置在残留冷料少以及便于取出的位置。排气口一般应设计在相对高点及排气死角位置以保证聚氨酯材料充满型腔。锁模、定位设计锁模、定位设计主要是考虑反应式低压注塑过程是以手工操作为主，应在适当位置设计孔位，以便注塑时用螺栓紧固锁模并定位。纸基注塑模具制造纸基模具的制造过程实际上就是纸基快速原型件的制作过程，即按照纸基快速原型件的制作方法来制造纸基注塑模具的动模、定模、抽芯、滑块、顶杆、嵌块等各个部件，分别处理、装配，制作出完整的纸基注塑模具。首先将设计好的纸基模具各个部件的三维CAD模型按照有效用纸、强度优化、便于剥离等纸基件制作原则在三维设计软件中合理装配，一次或数次制作完成，将装配好的文件转换为快速成型机所能接受的STL文件并输入快速成型机进行纸基件的制作，然后将制作完成的纸基模具快速原型件进行废料剥离、零部件分离，反复多次涂漆、打磨，各部件修整、试装配，最终完成纸基模具各零部件快速原型件的制作。反应式低压注塑首先将各个零部件在适当的表面喷涂脱模剂，然后按照设计好的孔位进行定位、锁模，模具装配完成后将反应式树脂与固化剂在常温常压下用电动低压注塑机注入纸基模具中，完成注塑件的浇注过程。待完全固化后，拆开模具，取出注塑零件。按需要进行修整、打磨、喷漆等处理以满足工艺要求。由于反应式注塑材料与纸基件表面强化漆同为聚氨酯类材料，为防止两者之间发生反应而影响脱模，应采取有效的隔离措施或喷涂具有隔离作用的脱模剂。这一快速模具技术已在摩托车空滤盖及护板等塑料覆盖件的研制中得到应用，实践表明纸基注塑模具具有制作周期短、精度高、使用寿命较硅胶模长(可达数十件至数百件)的特点，注塑工艺简便、注塑件质量良好，完全满足新产品研制与开发中小批量生产的要求。基于LOM技术的注塑模具无论是在新产品试制还是在中小批量生产方面都得到了广泛应用，其中直接制造反应式低压注塑模具的工艺方法具有模具制作速度快、成本低、工艺简便的特点，有着良好的应用前景。纸基注塑模具在模具设计思路、考虑要素以及模具结构等方面与钢模设计类似，纸基注塑模具的设计实际上已经完成了钢模设计的前期准备工作，稍加改变并完善模框等外围辅助结构设计就可迅速投入模具生产，为并行工程的顺利实施提供了有力的保障。(end) 光固化成型技术的应用3 应用要将一种新产品成功地投入到竞争激烈的市场中需要其产品开发的速度快及生产周期短。只有将快速与柔性制造工艺结合才能达到理想效果。SLA集现代控制技术、CAD/CAM技术、激光技术和新材料科学的成果与一体，突破了传统加工模式，大大缩短了产品的生产周期，提高了产品的市场竞争力。目前光固化快速成型技术的应用主要有:(1) 用SLA制造模具用SLA工艺快速制成的立体树脂模可以代替蜡模进行结壳，型壳焙烧时去除树脂膜，得到中空型壳，即可浇注出具有高尺寸精度和几何形状、表面光洁度较好的合金铸件或直接用来制注射模的型腔，可以大大缩短制模过程，缩短制品开发周期，降低制造成本。(2) 对样品形状及尺寸设计进行直观分析在新产品设计阶段，虽然可以借助设计图纸和计算模拟对产品进行评价，但不直观，特别是形状复杂产品，往往因难于想象其真实形貌而不能作出正确、及时的判断。采用SLA可以快速制造样品，供设计者和用户直观测量，并可迅速反复修改和制造，可大大缩短新产品的设计周期，使设计符合预期的形状和尺寸要求。(3) 用SLA制件进行产品性能测试与分析在塑料制品加工企业，由于SLA制件有较好的机械性能，可用于制品的部分性能测试与分析，提高制品设计的可靠性。(4) 进行单件或小批量产品的制造在一些特殊行业，有些制件只需单件或少于50的小批量，这样的产品通过制模再生产，成本高，周期长。一般可用SLA直接进行成型，成本低，周期短。(5) 在医学上的应用外科医生已利用CT与MRI所得数据，用SLA制造模型，以便策划头颅和面部手术。他们还用SLA制成模型进行复杂手术练习，为牙齿、骨移植等手术设计样板。选择性激光烧结技术应用2 烧结工艺的研究为使成型零件获得预期的效果，必须对烧结过程进行控制。除了材料、设备方面提供必要的条件外，一些烧结工艺参数的控制尤为重要，如激光束的光斑直径大小、扫描速度、扫描间隔、扫描的粉层厚度等，都会影响到材料在熔化和凝固结晶的过程，从而直接影响成型零件的精度、内部组织结构、表面物理化学性能等。研究的方向主要集中在建立起可供选择的方案和参数模块，用户根据需要从中选取某一方案及参数，并可对其进行更改和调整，从而使成型零件达到很好的制造效果。目前这一技术主要由成型设备研发生产厂家来进行研究，随设备提供服务，由于缺少实际经验的积累，很不完善，大多作为参考推荐使用。3 该技术的应用及其影响在金属钢模具的制造中，制造成本高、制造周期长是很普遍的现象，特别是型腔、型芯类关键零部件，往往成为整个模具生产制造的关键，它的制造工艺也成为制造周期、制造成本、模具质量、使用寿命等的主要影响因素。在传统模具制造工艺中，由于它的生产工序多且复杂，所需制造设备的类型也很多，锻、刨、铣、车、镗、磨，包括较先进的数控、电火花和精密雕刻等等加工技术都能用得上，是集各种加工技术综合应用的一个领域，尽管如此，一些复杂型腔的制造仍感觉很困难，还得借助其他特殊方法。由此可见，它的高成本慢速度是不睁的事实。选择性激光烧结制作金属钢模具技术的出现，恰好弥补了这一缺陷，它的优势在于只需用SLS设备和相应的金属粉末材料在较短的时间内制造出形状复杂的型腔零件，总的制造成本下降了，是一种快速价廉的模具制造方法。特别是新产品的开发试制、产品改型等以快、变为主要特点的试制用生产模具的制造尤其适用，再就是形状较复杂的模具型腔零件，采用该技术其制造工艺的周期就大为缩短，对竞争激烈的模具制造业来说，为迅速地抢占市场、赢得商机提供了先进的制造工艺和加工手段。在金属钢模具领域中，这一技术已经被注射模等以塑料制品为主要加工对象的模具制造业所采用。另一个以铝、锌、镁等低熔点合金为加工对象的压铸模行业也成为了该技术的又一个重要应用领域。随着对SLS技术研究的深入，对成型粉末材料和工艺控制技术的改进，还可以扩大到强度