1引言
 
　　隨著經濟的發展，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，技術的飛躍發展已經成為推動世界經濟增長的重要因素。市場經濟的不斷發展，促使工業產品越來越向多品種、小批量、高質量、低成本的方向發展，為了保持和加強產品在市場上的競爭力，產品的開發周期、生產周期越來越短，于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備—模具/的要求越來越苛刻。 

　　一方面企業為追求規模效益，使得模具向著高速、精密、長壽命方向發展；另一方面企業為了滿足多品種、小批量、產品更新換代快、贏得市場的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經濟的方向發展。計算機、激光、電子、新材料、新技術的發展，使得快速經濟制模技術如虎添翼，應用范圍不斷擴大，類型不斷增多，創造的經濟效益和社會效益越來越顯著。 

　　2快速經濟制模技術類 

　　快速經濟制模技術與傳統的機械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度與壽命又能滿足生產上的使用要求，是綜合經濟效益比較顯著的一類制造模具/的技術，概括起來，有以下幾種類別。 

　　2.1快速原型制造技術 

　　快速原型制造技術簡稱RPM，是80年代后期發展起來的一種新型制造技術。美國、日本、英國、以色列、德國、中國都推出了自己的商業化產品，并逐漸形成了新型產業。 

　　RPM是電腦、激光、光學掃描、*的新型材料、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助加工（CAM）、數控（CNC）綜合應用的*。在成型概念上以平面離散、堆積為指導，在控制上以計算機和數控為基礎，以zui大柔性為總體目標。它摒棄了傳統的機械加工方法，對制造業的變革是一個重大的突破，利用RPM技術可以直接或間接地快速制模，該技術已被汽車、航空、家電、船舶、醫療、模具/等行業廣泛應用。下面簡述一下目前已經商業化的幾種典型快速成型工藝。 

　　2.1.1激光立體光刻技術（SLA） 

　　SLA技術是交計算機CAD造型系統獲得制品的三維模型，通過微機控制激光，按著確定的軌跡，對液態的光敏樹脂進行逐層掃描，使被掃描區層層固化，連成一體，形成zui終的三維實體，再經過有關的zui終硬化打光等后處量，形成制件或模具。 

　　激光立體光刻技術主要特點是可成型任意復雜形狀，成型精度高，仿真性強，材料利用率高，性能可靠，性能價格比較高。適合產品外型評估、功能實驗、快速制造電極和各種快速經濟模具/。但該技術所用的設備和光敏樹脂價格昂貴，使其成本較高。 

　　2.1.2疊層輪廓制造技術（LOM） 

　　LOM技術是通過計算機的三維模型，利用激光選擇性地對其分層切片，將得到的各層截面輪廓層層粘結，zui終疊加成三維實體產品。 

　　其工藝特點是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因無相變，故無熱應力、收縮、膨脹、翹曲等，所以形狀與盡寸精度穩定，但成型后廢料塊剝離較費事，特別是復雜件內部的廢料剝離。該工藝適用于航空、汽車等和中體積較大制件的制作。 

　　2.1.3激光粉末選區燒結成型技術（SLS） 

　　SLS技術是將計算機的三維模型通過分層軟件將其分層，在計算機控制下，使激光束依據分層的切片截面信息對粉末逐層掃描，掃描到的粉末燒結固化（聚合、燒結、粘結、化學反應等），層層疊加，堆積成三維實體制件。 

　　該技術zui大特點是能同時用幾種不同材料（聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蠟、尼龍、ABS、鑄造砂）制造一個零件。?2.1.4熔融沉積成型技術（FDM） 

　　FDM技術是由計算機控制可擠出熔融狀態材料的噴嘴，根據CAD產品模型分層軟件確定的幾何信息，擠出半流動狀態的熱塑材料沉積固化成的實際制件薄層，自下而上層層堆積成一個三維實體，可直接做模具/或產品。 

　　2.1.5三維印刷成型技術（3D-P） 

　　3D-P技術用微機控制一個連續噴墨印刷頭，依據分層軟件逐層選擇性地在粉末層上沉積液體粘結材料，zui終由順序印刷的二維層堆積成一個三維實體，猶如不使用激光的快速制模技術。該技術主要應用在金屬陶瓷復合材料的多孔陶瓷預成型件上，其目標是由CAD產品模型直接生產模具或功能性制作。 

　　2.2表面成型制模技術 

　　表面成型制模技術，主要是利用噴涂、電鑄、化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術，實際應用中包括以下幾種類型。 

　　2.2.1電弧噴涂成型制模技術 

　　電弧噴涂成型技術的原理是：利用2根通電的金屬絲之間產生電弧的熱量將金屬絲熔化，依靠高壓氣體將其充分霧化，并給予一定的動能，高速噴射在樣模表面，層層鑲嵌，形成一金屬殼體，即型腔的內表面，再用充填基體材料（一般為金屬粉粒與樹脂的復合材料）加以支撐加固，提高其強度和剛性，連同金屬模架組合成模具/。 

　　這種制模技術工藝簡單、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個小時，節省能源和金屬材料，一般型腔表面僅2-3mm厚，仿真性*，花紋精度可達到0.5μm。 

　　目前該技術被廣泛地用于飛機、汽車的內飾件模具、家電、家俱、制鞋、美術工藝品等表面形狀復雜及花紋精細的各種聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU發泡及各類注射成型模具/中。 

　　2.2.2電鑄成型技術 

　　電鑄成型技術的原理同電鍍一樣，是依樣模（現成制品或按制品圖紙制成的母模）為基準（陰極），置放在電鑄液中（陽極），使電鑄液中的金屬離子還原后一層一層地沉積在樣模上，形成金屬殼體，將其剝離后，與樣模接觸的表面即為模具的型腔內表面。 

　　該技術主要特點是節省材料、模具/制造周期短，電鑄層硬度可達40HRC，提高了耐磨性和壽命，粗糙度、尺寸精度與樣模*一致，適用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、膠木模、玻璃模、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造。 

    2.2.3型腔表面精細花紋成型的蝕刻技術 

　　蝕刻技術是光學、化學、機加工綜合應用的一種技術，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片，再把膠片上的花紋圖案復制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，經過化學處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護層，再根據模具材質，選擇相應蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具/內表面上。該技術的主要特點是時間短、費用低，修補破損花紋圖案可做到天衣無縫。 

　　2.3澆鑄成型制模技術 

　　澆鑄成型制模技術的共同特點是依樣件為基準，澆鑄出凸、凹模，型腔表面不需要機械加工。實際制模中主要有以下幾種類型。 

　　2.3.1鉍錫合金制模技術 

　　鉍錫合金快速制模技術是經樣件為基準，以Bi-Sn（鉍錫）二元共晶合金（熔點138℃，脹縮率萬分之三）為材料，有精密鑄造的方法同時鑄出凸模、凹模、壓邊圈的一種技術。該技術的特點是制模成本低，合金可重復使用，制造周期短，尺寸精度高，形狀、尺寸與樣件*相符，一次鑄模壽命可達500-3000件，非常適合新產品開發、工藝驗證、樣品試制及中小批量和平。 
  
　　2.3.2鋅基合金制模技術 

　　這是一種以樣件（或樣模）為基準，以熔點為380℃左右的鋅基合金為材料，分別澆注凸、凹模，原則上型腔表面不進行機械加工的一種制模技術。該技術特點是制模成本低、周期短，適用于制作薄板大型拉伸模、沖裁模及塑料模。 

　　2.3.3樹脂復合成型模具/技術 

　　這是一種以樣模（或工藝模型）為基準，以樹脂或其復合材料為流體材料，先澆注出凸（凹）模，再依據凸（凹）模貼上蠟片（間隙層），澆注凸（凹）模。該技術成型的型腔表面不需機械加工。該技術與CAD/CAM相結合，特點是模具尺寸精度高、制造周期短、成本低，是新產品試制、小批量生產工藝裝備的新途徑。適用于制作大型覆蓋件拉伸模（也可局部鑲鋼）、真空吸塑、聚氨酯發泡成型模、陶瓷模、仿型靠模、鑄造模等。 

    2.3.4硅橡膠制模技術?該技術以制件原型或模型為基準，將柔態硅橡膠制做成塊，再靠高壓力與模型*吻合。 

　　擠壓成型技術 

　　2.4.1冷擠壓成型 

　　利用鈹銅合金的良好的導熱性和穩定性，經固熔時效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔。其特點是制造周期短，型腔精度高（IT7級），表面粗糙度Ra=0.025μm,強度高，壽命可達50萬次，無環境污染。 

    2.4.2超塑成型制模技術 

　　該技術是利用金屬材料在細化晶粒、一定成型溫度、低變形速率條件下，材料具有*超塑性時，將事先制作好的凸模，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經濟制模技術。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。 

　　2.5無模多點成形技術 

　　無模多點快速成形技術是以CAD/CAM/CAT技術為主要手段，利用計算機控制高度可調基本體群形成上下成形面，代替傳統模具/對板料進行三維曲面成形的又一現代*制造技術。此項技術可以隨意改變變形路徑與受力狀態，提高材料的成形極限，可反復成形，以此消除材料內部的殘余應力，實現無回彈成形。 

　　2.6凱維朗（KEVRON）鋼帶沖裁落料制模技術 

　　新型鋼帶沖裁落料制模技術是一種不同于一般具有凸、凹模結構的鋼帶模，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經濟制模技術。這種模具重量輕，一般只有200kg，加工精度為±0.35-0.50mm，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工。壽命可達到5-25萬次，制造成本低。 

　　2.7模具毛坯的快速制造技術—實型鑄造 

　　由于大量的模具是屬于單件或小批量生產，模具毛坯的制造質量和周期及成本對zui終的模具質量和周期及成本的影響是至關重要的。 

　　現代模具/毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術，所謂實型鑄造就是利用泡沫塑料（聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PM MA）制作代替傳統的木模或金屬模，造型后不需取出模型，便可以澆鑄，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下，迅速燃燒氣化而消失，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件。實型鑄造在實際應用中有下列幾種情況。 
  
　　2.7.1干砂實型鑄造 

　　即用55-100目的全干沒有任何粘結劑的石英砂造型，用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂掛0.2-1mm厚透氣性良好的耐火涂料層，以提高鑄件表面光潔度，防止粘砂或塌箱。 

　　2.7.2負壓實型鑄造 

　　負壓實型鑄造又稱V法造型。該技術是使用全干而無粘結劑的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封條件下，讓整個鑄型在負壓條件下（真空度0.4-0.67MPa）進行液體金屬澆鑄，鑄件凝固后解除負壓即可得到表面光潔的鑄件。 

　　2.7.3樹脂砂實型鑄造 

　　利用樹脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常溫、常壓下進行液體金屬澆鑄而制取鑄件。利用實型鑄造的技術制造模具/毛坯具有尺寸精度高（ISO9級），加工余量小（一般在5mm左右），不需要拔模斜度，不需要制型芯與泥芯撐，節省金屬材料，節省做木模型的木材，制造周期短，成本低。該技術適合大型、復雜、單件模具毛坯的生產。陶瓷型精鑄、失蠟精鑄等技術在提高模具毛坯精度、降低加工工時、縮短制造周期、降低成本等方面也顯示出其*的*性。 

　　2.8其它方面技術 

　　為了簡化模具的結構設計，降低模具成本，縮短模具制造周期，在國內外也先后出現了一些其它方面新技術的應用，如快換模架、沖壓單元、刃口堆焊、鑲塊鑄造、氮氣彈簧等。 

　　2.8.1氮氣彈簧在模具上的應用 

　　氮氣彈簧是一種新型彈性功能部件，用它代替彈簧、橡膠、聚氨酯或者氣墊，它能夠準確地提供壓邊力，在較小空間便可產生較大初始彈壓力，不需預緊，在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點位置可隨時、準確、方便地調整，簡化模具拉伸、壓邊、卸料等結構，簡化模具設計，縮短制模周期，調試模具方便，縮短更換模具時間，提高生產效率。 

　　?2.8.2快速換模技術 

　　由于產品品種的增多，使模具在生產中更換變得十分頻繁，于是如何縮短沖壓設備的停機時間，提高生產效率，快速換模技術受到了人們的關注。 

　　目前發達工業國家的一些大公司換模速度達到了驚人的程度，是否具有快速換模技術已成為企業技術進步的一項標志。總的趨勢就是減少模具在設備上安裝、固定、調整的時間，這既要在設備結構設計上予以考慮，又要在模具的結構設計、標準化方面予以考慮，將機上的作業盡可能地放在機下做。 

    2.8.3沖壓單元組合技術 

　　沖壓單元組合技術是將常規的沖模分解為一個個簡單的單元沖模，根據工序件的要求，排列組合，在同一次沖程內完成多種沖壓工序的新型工藝裝備，工作時沖壓單元不與沖床滑塊聯接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作。單獨使用時它就是1副完整模具。它可以用來加工板料或型材的沖孔、落料、切角、切槽、切斷及淺拉伸等。具有組裝快捷、使用方便、通用性強、經濟性好等特點，特別適合多品種、中小批量生產。 

　　2.8.4刃口堆焊技術 

　　在沖模制造中，以普通灰鑄鐵為基體，在刃口部位堆焊高硬度的合金鋼，以代替模具鋼鑲塊，這一技術成為*工藝之一。這是一項節省制造工時，節省昂貴的模具鋼材，縮短模具制造周期的快速經濟制模技術。 

　　目前熔化極氬弧焊技術的應用，大大地提高了刃口堆焊的速度和質量。這項技術世界各國模具行業已廣泛采用，取得了良好的經濟效益。 

　　2.8.5實型鑄造沖模刃口鑲塊技術 

　　這是一種用實型鑄造的工藝方法制造沖模刃口的方法，即用合金鋼鑄件鑲塊代替鍛造合金鋼鑲塊。目前由于鑄造工藝和熱處理工藝不斷完善和提高，鑄造鑲塊的內在質量有了保證，故其應用范圍在不斷擴大。這項以鑄代鍛的新技術的突出特點是節省貴重模具鋼材，簡化模具制造工序，由于加工余量小，節省了大量機加工工時，縮短模具制造周期，降低模具成本。