基于快速成形技術(shù)的汽車覆蓋件金屬模具制造

1、 基于RP技術(shù)的金屬模具制造技術(shù)

　　基于RP技術(shù)的大型汽車覆蓋件金屬模具制造技術(shù)的實(shí)質(zhì)是用先進(jìn)的精密熱加工代替冷加工，大型快速原型制造系統(tǒng)本身也是一種復(fù)雜的NC加工設(shè)備，它的出現(xiàn)大大改變了模具制造的現(xiàn)狀。該技術(shù)將NC加工技術(shù)從冷加工轉(zhuǎn)移到熱加工，以獲得精密的“毛坯”即模具，這個(gè)概念是現(xiàn)代加工技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的事實(shí)證明精密熱加工使得“毛坯”精化，甚至制造出精密的零件，從而減少了對(duì)冷加工的技術(shù)要求，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，具體工藝路線見(jiàn)圖1。

圖1　基于RP技術(shù)的大型汽車覆蓋件

金屬模具制造工藝

2、關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1　快速成形技術(shù)

　　RP技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是綜合了計(jì)算機(jī)、數(shù)控、激光、新材料和CAD/CAM等新技術(shù)而形成的一種基于離散/堆積成形原理的直接從CAD三維模型設(shè)計(jì)到實(shí)際原型/零件加工的全新制造方法，是當(dāng)代制造領(lǐng)域的前沿技術(shù)^［2］。

　　RP技術(shù)的基本原理是離散/堆積成形原理，三維形體在離散過(guò)程中被沿1至3個(gè)方向分解，生成形體的各個(gè)截面、截線和截點(diǎn)，稱之為離散面、離散線和離散點(diǎn)，將這些離散體(面、線和點(diǎn))轉(zhuǎn)換成實(shí)體，并將它們依照原先的順序堆積還原成三維形體的實(shí)體形狀。

　　RP技術(shù)的特點(diǎn)是通過(guò)離散獲得材料堆積的路徑、順序和方式，在數(shù)控系統(tǒng)控制下將材料逐層“迭加”起來(lái)形成三維實(shí)體，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成形，其成形過(guò)程見(jiàn)圖2：三維CAD電子模型被沿Z向離散，生成一系列二維層面數(shù)據(jù)，再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加入加工參數(shù)，生成數(shù)控代碼，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式順序加工出每個(gè)層片并使它們堆積、粘接成形，構(gòu)成三維物理實(shí)體。

圖2　RP技術(shù)成形工藝

2.2　RP原型制作及設(shè)備

　　在眾多的RP工藝中，以LOM工藝最為適于制作實(shí)心塊體原型，為汽車大型覆蓋件模具首選RP工藝。超大型的LOM-1600分層實(shí)體制造系統(tǒng)是本技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，目前我們已經(jīng)完成設(shè)計(jì)、制造，并進(jìn)入最后調(diào)試^［3］。該系統(tǒng)是基于并行工程的設(shè)計(jì)思想而實(shí)現(xiàn)的，其成形空間為1600mm×800mm×700mm。采用雙激光并行數(shù)控系統(tǒng)，將原型分成兩個(gè)部分同時(shí)加工，提高了成形速度，自行研制的控制電路，其功率0～40W隨切割速度實(shí)時(shí)匹配，關(guān)鍵零部件采用世界名牌產(chǎn)品：如數(shù)控系統(tǒng)采用美國(guó)Park公司產(chǎn)品；伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器采用日本三菱公司產(chǎn)品；絲杠和導(dǎo)軌采用日本THK公司產(chǎn)品；溫控系統(tǒng)采用英國(guó)West公司產(chǎn)品。