一、概览
模具,是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品,同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车,小到茶杯、钉子,几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具的品质在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。
模具设计制作的要求是:尺寸精确、表面光洁;结构合理、生产效率高、易于自动化;制造容易、寿命高、成本低;设计符合工艺需要,经济合理。对于塑料模和压铸模,还需要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态、进入型腔的位置与方向,即做好流道系统设计。
在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具,如使用快速制造技术制作的金属模具。在小批量生产和新产品试制中,应采用结构简单、制造快、成本低的简易模具,如VCM真空注型硅胶模具和RIM低压反应注射模具。
据不完全统计,机械加工行业中每年模具的消耗量价值是各种机床总价值的五倍,模具的大量消耗,不仅直接增加生产成本,而且因频繁更换模具而造成大量生产线频繁停产造成更大的经济损失。模具失效,事实上均因其表层局部材料磨损等原因而报废,因此,只须对模具及关键金属零部件表面磨损局部区域进行修复,并在修复过程中把模具表面真正实际承受磨损的表面加上一层高硬度高耐磨金属层,就可“变废为宝”,使模具得到修复。
二、快速模具/模具制造主要应用技术与工艺
1. SLS金属粉末烧结成型技术——直接快速制造可以用于生产制造的金属模具
关于直接制造金属模具主要使用SLS金属粉末烧结成型技术,其优势在于:
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三、快速模具/模具制造案例
1. 高品质塑料杯——优化冷却系统,提高生产效益
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A. 适形冷却水通道,相比传统模具设计,更加合理高效,不仅能延长模具使用寿命,而且制造每个产品的时间更短,产品质量更好(如模型图1所示,左边是传统的直线式模具冷却通道,右边是利用SLS技术制造的环绕型冷却通道)。 | |||
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B. 模具制造时间短,35小时就制造完成。 | |||
C. 模具表面光洁度高,硬度达 52-54 HRC。 | |||
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2. 汽车组件嵌入式模具——镶嵌件的冷却系统改善,可以缩短生产周期,加快产品上市进度
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![]() A. 集成式设计加上一体成型,明显改善嵌入式模具的质量。 B. 镶嵌件层厚度仅40 µ m。 C. 嵌入式模具具有加工累积公差少,刚性高,分解和组合时的精度再现性良好,调整工程少等优点,已成为精密冲压模具之主流。 | |||
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3. 模具修复——延长模具使用寿命,缩短生产线停工时间,减少经济损失
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![]() A. 对模具进行修复而不是更换一个新的模具,以减少经济损失。 B. 可以直接在现有模具的基础上再生组件,并且严丝合缝,远比焊接工艺更好。 C. 模具修复相比重新制作一个新的模具,时间成本可以大幅缩减,相应地,生产线停工的时间就能减少,从而可以为企业创造更大的价值。 |
自开源汽车制造商Local Motors在3月份宣布将在今年9月份芝加哥举办的国际制造技术展览会(IMTS)上现场3D打印一辆汽车后,就吸引了全球汽车行业的目光,当然,更不用说3D打印行业了。
Local Motors公司是新一代的美国汽车公司。它倡导开方式汽车设计概念,并提供了一个全球性社区将设计师、工程师、制造商和爱好者联系起来共同创建汽车及相关零部件。与众不同的是,该公司制造的车型是从其全球社区里举办的设计挑战赛中挑选出来的,在这过程中各种设计要经过社区用户的公开评论、投票,最后的优胜者才能进入制造程序。
如今,Local Motors将要在IMTS上现场3D打印的汽车设计已经选出。它是3D打印汽车设计挑战赛的赢家Strati。这是由意大利汽车设计师Michele Anoè(ID名Harlock)设计的一款概念车。评委选择这款设计的理由是基于其外形的独特以及适合进行3D打印。
Local Motors公司董事、同时又是MakerBot公司CEO的Bre Pettis评论这款汽车的设计为:“简单,干净,有个性”。
美国橡树岭国家实验室(该机构将与Local Motors合作3D打印汽车)的机器人及制造系统研究团队负责人Lonnie Love说:“Michele 的设计在创新性、复杂性和实用性之间找到了一个很好的平衡。它的良好的3D线条和可伸缩的车顶真的很酷。”
获胜者Michele Anoè除了能够在国际制造技术展览会现场看着他的设计变为现实,还获得了Local Motors奖励的5000美元现金。毫无疑问,奖金微不足道,但这次事件意义重大,因为这将是全球首次完全透明地在公众面前3D打印出一辆汽车。
其实在参赛作品中选出获胜者并不容易,还有几款概念设计获得了奖项和肯定。LM Supernova概念车是一款一级方程式超级跑车,设计者ID sebastian.dib10。
crumple zones概念获得了创新奖,设计者ID Mirage
e-Spider概念车,被誉为极简约的设计,并有效融合了智能车与沙漠沙丘越野车的性能
“当今汽车行业面临的三大挑战:零部件数量、重量,以及开发新车型开模的初始成本。混合型直接数字化制造工艺能解决所有这三大难题。” Local Motors公司CEO Jay Rogers说。“当这些障碍被移除后,我们就打开了汽车设计和制造新时代的大门。”