快速成形模具技术的应用开发与展望

烟台机械工艺研究所 李曰椿 王子若

我国快速成形模县技术的应肝研究概况

快速成形模具技术的研究与开发，我国早在五十年代后期就已经开始了，然而这项技术在我国的广泛应用与发展则是在七十年代中期，至今方兴未艾。

快速成形模具在众多的模具门类中已逐渐形成一个专门的分支，大体可分作以下分类：

1． 按应用范围分类。

(1)冷冲压用快速成形模具 ① 大型薄板件拉延成形的快速成形模具 ② 用于压形的快速成形模具； ② 用于冲裁成形的快速成形模具； ① 复合结构的快速成形模县。

(2)塑料成形用快速成形模易．

① 用于吹塑或吸塑成形的快速成形模具 ② 用于注塑成形的快速成形棋具； ⑧ 用于压塑成形的快速成形模具； ④ 用于搪塑成形的快速成形模具。

2． 按模具用材料分

(1)金属模

① 低熔点合金模具； ②锌基合金模具； ② 超塑性合金模具， ④锌合金模具。

(2)非金属或半非金属模具

①树脂模具； ⑧ 聚氨酯橡胶模具。

3， 技制模工艺方法分类

(1)以快速精密铸造成形代替机械加工成形的各种制模技术

(2)喷涂成形制模技术；

(3)石膏型制模技术；

(4)利用台金超塑性挤压成形的制模技术3

（5)贝氏体钢板叠片制模技术；

(6）非金属制模材料(如聚氨酯、树脂、陶瓷等)的铸造成形制模技术。

目前，这类模具主要于农业机械、运榆及工程机械、家用电器、轻工五金、日用塑料几及工程塑料制品、玩具、不锈钢制品等住诸类产品的开发与小批量生产。快速成型模具的普及应用在工业生产中带来显著的社会经济效益。其制品周期可比同类钢模缩短70-90％，制模成本可降低60—80％，这对提高新产品开发速度、 促进生产发腿， 作用十分突出

二、决速成形模具技术的基本特点与发展水平

快速成形模具制锣技术的基本要求要突出一个”：快”字。目前，多数快速成形模具实现这一基本要求的工艺达径，主要是采用专门的制模材料，以铸造成形或压制成形等方法取代传统的机械加工方法术制造模具，以简化制模工艺，缩短制模周期和降低制模成本

我国用于快速成形模具的制模材料很多，制模用合金材料产量已有1700吨左右， 其中钮基合金约为1000，吨锌基合金约为600吨，其它合金约为100吨。吨。

我国各有关科研单位、大专院校及工厂作了大量工作，比较系统地研究了各类削模台金材料的机械物理性能、组织结构、化学成分、铸造、热处理土艺特性及其与模具工作条件之间的关系等，这对提高制模工艺水平，扩大模具的适用范围，提高一次制模的使用寿命，起了很重要的作用。目前，钮基低熔点合金模具可用于冲压4毫米以下薄板成形件，一次制模使用寿命(以08F钠的1毫米厚拉延成形件为例)可稳定在3000件以上， 已接近英国专利技术的水平。应用水平较好的施拉机厂在三个月内可实现驾驶室换型，汽车工厂可以在半年内实现车体换型，由此可见，这一—6lJ模技术是具有巨大的优越性的。模具用锌基台金硬度可达HBl40—150，抗拉强度达35—40k9f／mmz，收缩率巳可控制在0．80％以下。锌基合金冲裁模的一次刃磨使用寿命可较稳定地控制在1万件以上，个别用于冲裁3毫米板材的模具寿命也已达万仍，国外文献上尚未到过类似报导。 快速成模具技术的应用研究， 包括模具结构、制模材料、制模工艺及装备的研究，是近几年来取得突出成绩的研究项目之一。

快速成形制模的模具结构、制模工艺及装备种类繁多，形式各异，·仅以常见的低熔点合金模具制模工艺为例，目前我国既有类似英国“D12alform，，专利的自铸模工艺， 又有新开发的装配式浇铸模工艺、砂型铸造工艺、石膏型铸造工艺、双合金模铸造工艺等。所有这些工艺都是各地在应用实践中逐步发展完善起来的，应用效果较为显著， 在技术上也颇有特色。农机行业研究开发的低熔点合金镶钢冲裁模具和低熔点合金镶钢复合模具，将钢模制模技?与低熔点合金模具制模技术结合在一起，成为一种新的制模技术。

有关专家系统地研灾了锌基合金冲裁模在冲裁过程中零件的分离过程，提出了锌基合金模具的单向裂纹分离理论，实践证明，这一理论不仅正确反映了这类模具用于冲裁时的零件分离过程与一般钢模在冲裁时零件分离过程的基本区别，”同时为控制零件与废料间的毛刺配置、保证冲裁件质量提供了依据。

三、快速成形横息技术今后发展趋势的展望

近几年来，我国衣快速成形模具的研究与应用方．面发咫很快，预讨“今后十年内这类模具乃会保持不断发展的趋势，这是出于以下几方面的考虑：

1． 未来的十华，工业产品对各樊模具的需求量将有增无已，我因钢模制模能力与制模技术于此不相适应的局面预计在此期间难以有根本改变。

2． 我国中小型企业，其中特别是不计其数农村乡镇企业，技术基础较差，又缺乏必要的社会协作条件，迫切需要大量适于中小企业推广应用的快速成形模具，以保证其产品开发速度。

3． 快速成形模具的制模技术日趋完善，日益推广，在工业生产：中显示出越来越突出的优越性，现已为广大中小企业、工业管理部门及工程技术人员所至视。快速成模具枉我国的适应性与其显著的社会经济效益决定了它今后必将取得迅速的发展，预计其发展趋、势主要是在以下五个方面：

1． 快速成形模具用材料向系列化、标准化方面发展。目前可以用作快速成形模具的材料品种还比较少，这些材料不能充分满足制模工艺要求。以绊基合金模具为例，、目前我国重点推广应用ZAS合金，这一合会既用于大型拉延成型模，又用于塑料横、冲裁模甚至璃璃模，由于这些模具制造工艺、工作条件各异，很难同时满足各类模具的具体要求。因此，正在研究的塑料模具专用合金、冲裁模专用合金、大型拉廷模专用合金预计几年内习‘逐步形成专门的标准与系列，这是保证快速成形制模技术的十分重要的一环。

2． 快速成形楔具的结构将向两个不同的方向发展。一是向典型化、通用化发展，这类模具与随之产生的快速换模装置、快速供料装置、快速卸料装置等专用装置相匹配，形成镕为定型的系列化、标淮化专业模具，以进一步降低这类模具的制模成本，缩短制模周期。与此同时，由于数控仿形激光切割的诞生，以往在小批量多品种生产中必须用模具完成的大型薄板冲压件的修边、冲裁等工序，现在可以更快更省地实观无模具加工。另外，随着科学校术的发展和一些结构更复杂、技术要求更高的新产品的产生，对快速成模具制模技木会提出了各种各样的新’要求，因而将导致一些新型结构棋具的产生，在这方面，一个比较突出的倾向是各类不同结构之间‘的互相渗透，形成各种各样的复合模具，如不同金属材料复合的结构，金属模具与非金属模具复合的结构等。

3． 在专业制模装备方面，以往各单位因4也制宜削成的简易制模设备较多，这些装备一般都比较简陋，对保证制模精度、提高制横效率、改善制模操作条件有了定的困准。目前我国正在开发各类‘快速成模具专用制模工艺装备，如低熔点合金铺模机、锌基合金铸模机、超塑性合金制模专用装备等。这些专用装备定型投产之后，一定能为推广、应用各类快速成形模具提供良好的物质保证。

5． 进一步力R深对各类快速成模具技术的基础研究，以提高这类模具技术的理论水平。特别是这类模具在扩大应用范围、提高模具寿命方面所遇到的材料蠕变特性问题， 表面磨擦、磨损规律，合金模具强度设计计算方法及应用计算机辅助设计时效学模型的建立，模具设计计算软件的开发等，都有持深入研究l公今后五更十年内，快速成模具的基础理论研究方面预计亦将取得较大的进展。