基于快速成形技術的汽車覆蓋件金屬模具制造

1、 基于RP技術的金屬模具制造技術

　　基于RP技術的大型汽車覆蓋件金屬模具制造技術的實質是用先進的精密熱加工代替冷加工，大型快速原型制造系統本身也是一種復雜的NC加工設備，它的出現大大改變了模具制造的現狀。該技術將NC加工技術從冷加工轉移到熱加工，以獲得精密的“毛坯”即模具，這個概念是現代加工技術發展的趨勢。先進制造技術發展的事實證明精密熱加工使得“毛坯”精化，甚至制造出精密的零件，從而減少了對冷加工的技術要求，提高了生產效率，降低了成本，具體工藝路線見圖1。

圖1　基于RP技術的大型汽車覆蓋件

金屬模具制造工藝

2、關鍵技術研究

2.1　快速成形技術

　　RP技術是先進制造技術的重要組成部分，是綜合了計算機、數控、激光、新材料和CAD/CAM等新技術而形成的一種基于離散/堆積成形原理的直接從CAD三維模型設計到實際原型/零件加工的全新制造方法，是當代制造領域的前沿技術^［2］。

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

　　RP技術的特點是通過離散獲得材料堆積的路徑、順序和方式，在數控系統控制下將材料逐層“迭加”起來形成三維實體，實現數字化成形，其成形過程見圖2：三維CAD電子模型被沿Z向離散，生成一系列二維層面數據，再將分層后的數據進行處理，加入加工參數，生成數控代碼，數控系統以平面加工方式順序加工出每個層片并使它們堆積、粘接成形，構成三維物理實體。

圖2　RP技術成形工藝

2.2　RP原型制作及設備

　　在眾多的RP工藝中，以LOM工藝最為適于制作實心塊體原型，為汽車大型覆蓋件模具首選RP工藝。超大型的LOM-1600分層實體制造系統是本技術的關鍵設備，目前我們已經完成設計、制造，并進入最后調試^［3］。該系統是基于并行工程的設計思想而實現的，其成形空間為1600mm×800mm×700mm。采用雙激光并行數控系統，將原型分成兩個部分同時加工，提高了成形速度，自行研制的控制電路，其功率0～40W隨切割速度實時匹配，關鍵零部件采用世界名牌產品：如數控系統采用美國Park公司產品；伺服電機及其驅動器采用日本三菱公司產品；絲杠和導軌采用日本THK公司產品；溫控系統采用英國West公司產品。