快速成型设备.docx

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1、上海大学-快速成型设备aa CJ150M3塑料注射成形机射胶系统 理论注射容积（ cm3） 330 实际注射量 (克) 359 螺丝直径（ mm） 46 射胶压力（ MPa） 158 螺丝长度直径比 21：1 螺丝直径（ mm） 200 螺丝转速（ r/min） 87 机筒风冷段数 3 锁模系统 锁模力（ KN） 1500 开模行距（ mm） 410 模板尺寸（ mmmm） 590550 连接柱内距（ mmmm） 670635 模具最大距离（ mm） 860 模容量（最薄最厚）（ mm） 160-450 油压顶出行程（ mm） 100 油压顶出力（ KN） 42 加宽机门（从板侧计）（ mm）

2、 400 真空注型机名称 性能参数 真空室内腔尺寸 （长宽高） (mm) 700 500 1200 最大注型尺寸 （长宽高） (mm) 680 480 540 最大浇注材料量 (L) 2.5 外观尺寸 (mm) 850 1150 1770 用途和特点 ： 真空注型机是快速成形技术中的一种重要设备。利用薄层材料或粉末烧结等快速成形方法制作的模型做成硅胶模后，在真空注型机中浇注出塑料制品。由于注型过程在真空室内进行，使浇注出的产品内无气泡、不疏松。利用真空注型机可以经济快捷地小批量制作塑料产品，可缩短新产品开发周期、减少开发费用、降低开发风险。可制作形状很复杂、厚度小于 0.5 1mm 、用其它方

3、法难以制作的产品。广泛用于汽车、摩托车。家电、电子电器、玩具等塑料件的制作。aaFDM3000 熔融沉积快速成形系统 名称 性能参数 成形空间（长宽高） (mm) 254254406 输入格式 STL格式 分层厚度 (mm) 0.050.762 精确度 (mm) 0.127 成型材料 热熔性材料（ ABS） 用途和特点 ： 主要用于塑料件、样件或模型，其性能相当于工程塑料，模型具有一定的功能和强度，可以进行装配。 熔融沉积快速成形系统（FDM） 培训内容：有关 FDM的快速成型知识、快速成型前处理、后处理、快速成型操作等 使用设备：熔融沉积快速成形系统（ FDM）、电子干燥箱、超声波水溶机和后

4、处理打磨工具等 aa Z Corp310 粉末粘结快速成型系统 名称 性能参数 成形空间（长宽高） (mm) 203254203 输入格式 STL，VRML和PLY格式 主机外形尺寸 (mm) 7408101090 重复定位精度 (mm) 0.02 每层厚度 (mm) 0.076-0.254 成型材料 石膏、淀粉、陶瓷、金属粉末 用途和性能 ： 采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金属粉末、石膏粉末等。主要用于石膏模、样件或模型，其性能相当于工程塑料、石膏模。 aa HRP-IIB 薄材叠层快速成形系统名称 性能参数 成形空间（长宽高） (mm) 450350350 输入格式 STL格式 主机外形尺

5、寸 (mm) 147011001250 重复定位精度 (mm) 0.02 成型材料 热熔树脂涂敷纸 用途和性能 ： 主要用于快速制造新产品样件、模型或铸造用木模，其性能相当于高级木材，成本较低，但材料浪费较大，不能满足功能需要。 aaHRP-IIIA 薄材叠层快速成形系统名称 性能参数 成形尺寸 (mm) 600400500 输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 157011001700 重复定位精度 (mm) 0.02 成型材料 热熔树脂涂敷纸 用途和性能 ： 主要用于快速制造新产品样件、模型或铸造用木模，其性能相当于高级木材，成本较低，但材料浪费较大，不能满足功能需要。 aa HR

6、PS-III 激光粉末烧结快速成型系统 名称 性能参数 成形空间（长宽高） (mm) 400400500 输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 127010801850 重复定位精度 (mm) 0.02 成型材料 ABS、尼龙、蜡粉、金属、陶瓷材料等 用途和性能 ： 主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型，其性能相当于工程塑料、蜡模、砂型。由于粉末具有自支撑作用，不需要另外支撑，速度快，材料广泛，而且可以再利用。aa RS-450S 光固化快速成形系统 名称 性能参数 成形空间（长宽高） (mm) 450450350 输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 16509502000

7、 分层厚度 (mm) 0.05-0.25 重复定位精度 (mm) 0.01 成型材料 光固化树脂 用途和性能 ： 主要用于高精度塑料件、样件或模型，适合成形小件，表面质量好、原材料利用率近 100% ，能制造形状特别复杂 ( 如空心零件 ) 、特别精细 ( 如首饰等 ) 的零件，较高的尺寸精度。 CYCLONE2 接触式测量仪名称 性能参数 扫描尺寸（长宽高） (mm) 600500400 扫描速度（ m/min） 4-6 Scanning rate（points/s） 140 轴分辨率（ m） 1 精度 (m) 20 特点和用途 ： 英国雷尼始公司的第二代高速扫描机 (CYCLON SERI

8、E S2) ，测量精度高，可达 0.02mm 。主要用于模具制造业领域，包括机械产品、工艺品、家用产品的三维测量（如汽车、摩托车覆盖件、压铸模、注塑模、冲模、大型模具、家用电器、玩具、造币、首饰、电加工电机、鞋楦等），以点云型式给出物体表面几何数据。 快速原型制造（ RPM ： Rapid Prototyping Manufacturing ）技术，又叫快速成形技术，（简称 RP 技术），是 90 年代初发展起来的新兴技术， RPM 是 CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，融合了机械工程、 CAD 技术、激光技术、数控技术和材料技

9、术等，可以直接、自动、快速地将设计师的设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能验证，有效地缩短了产品的研发周期，为企业的新产品开发和创新提供了技术支持。 1RPM技术产生背景 随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为市场竞争的主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发的能力（周期和成本）成为制造业全球竞争的实力与基础。同时，制造业为满足日益变化的用户需求，又要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不大幅度增加产品的成本。因此，产品开发的速度和制造技术的柔性就变的十分关键了。 RPM 技术就是在这种社会背

10、景下，于 80 年代后期产生于美国，并很快扩展到日本及欧洲，是近 20 年来制造技术领域的一项重大突破。 RPM 技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速，在短短不到十年的时间里已实现了近五亿美元的市场。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。制造行业的工作人员都想方设法利用这种现代化手段，与传统制造技术的接轨工作也进展顺利。人们用其长避其短，效益非凡。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。 2RPM技术的原理及主要方法 RPM技术，是由CAD模型直接驱动的快

11、速制造任意复杂形状三维实体和技术总称。 RPM技术采用离散/堆积成型原理，其过程是：先由三维CAD软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，使原来的三维电子模型变成二维平面信息（截面信息），加入加工参数，产生数控代码；微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成形，这就是材料堆积的过程。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是分层制造，逐层叠加， 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台立体打印机，如下图所示。 RPM技术的工艺

12、不下30余种，最成熟的主要有以下四种： 1）立体印刷（SLA：Stereolithgraphy Apparatus） 将激光聚焦到液态固化液态材料（如光固化树脂）表面，令其有规律地固化，由点到线、到面、完成一个层面的建造；而后升降平台，移动一个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一个层，由此层层迭加，成为一个三维实件。 成形材料：液态光敏树脂； 制件性能：相当于工程塑料或蜡模； 主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 2）分层实体制造（LOM：Laminated Odject Manufacturing） 它采用激光或刀具对箔材进行切割而获得一个层面。具体的说，首先切割出工艺

13、边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状。通过升降平台的移动和箔材的送给，可以切割出新的层片，并将其与筠有的层片粘接在一起，这样层层迭加后得到一个块状物；最后将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。这里所说的箔材可以是涂覆纸（涂有粘接剂覆层的纸），涂覆陶瓷箔、金属箔或其他材质基的箔材。 成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸； 制件性能：相当于高级木材； 主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 3）选择性激光烧结（SLS：Selective Laser Sintering） 对于由粉末铺成的很好密密实度和平整度的层面，有选择地直或间接粉末熔化或粘接，形成一个层面，

14、铺粉压实，再熔结或接成另一个层面，并与原层面熔结或粘接，哪此层层迭加为一个三维实体。 成形材料：工程塑料、尼龙、石蜡等粉末； 制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型； 主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 4）熔融沉积成形（FDM：Fused Deposition Modeling） 将热熔性材料（ ABS、尼龙或蜡）通过国热器熔化，挤压喷出并堆积一个层面，然后将第二个层面用同样的方法建造出，并与前一个层面熔结在一起，如此层层堆积面获得一个三维实体。 成形材料：固体丝状工程塑料； 制件性能：相当于工程塑料或蜡模； 主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。这几种方法各有优势，比如粉末激光烧

15、结法（ SLS）利于复杂薄壁件设计，分层实体制造（LOM）利于厚壁件设计。它们的共同点是：基本过程都是通过CAD建立实体模型，在文件以STL的格式输出后，经过切片软件的处理，得到片层文件并传递至快速成型系统，由系统自动生成整个零件。快速成型技术是添加法的代表，它为机械制造工业开辟了一条全新的制造途径，而且不用任何刀具。 3RPM技术发展 国外 RPM技术的研究和应用主要集中在美国、欧洲和日本。从技术、材料、应用和基本设施等方面比较来看，总的情况是美国先于欧洲的日本，欧洲和日本平分秋色。 目前世界上已有 200多家机构开展了RPM的研究，据统计到1998年底全世界已销售4259余台RPM成型设备

16、。 1） 国外 RPM 工艺装备的发展 目前 RPM的工艺装力发展速度很快，前述四种RPM技术都已由许多公司开发了自己的装备。 美国主要的 RPM生产商有7家：3Dsystmes、Helisys、DTM、Stratasys、Sanders、Prototype、Soligen。日本有6家：CMET、DMEC、Teijin Selki、Kira Corp、Mitsui Zosen和Denken Enginerring、欧洲有3家：德国的EOS、以色列的Cubital、F&S。 2） 国外 RPM 成型材料的发展 成形材料是 RPM技术发展的关键环节。国外现在所应用的成型材料已经较为丰富，见表1所示

17、 。 表 1 国外RPM材料应用类型 材料形态 液态 固态粉末 固态片材 固态丝材 材料类型 光固化树脂 非金属 金属 覆腊纸、覆膜塑料、覆腊陶瓷箔、覆膜金属箔等 蜡丝、 ABS丝等 蜡粉、尼龙粉、覆腊陶瓷粉等 钢粉、 覆腊钢粉等 软件是 RPM系统的灵魂。其中作为CAD到RPM接口的接据转换和处理软件是其关键之一。 在 RPM发展的初期，人们的注意力主要集中在工艺本身，而随着应用的不断深入，软件处理的精度和速度，软件对复杂模型的处理能力就成为应用中的一个主要瓶颈。国外的RPM公司和研究机构对此都非常重视并投入大量人力和资金进行软件的研究和开发。国外的各大RPM系统生产商一般都开发自己的数据变

18、换接口软件，如3D SYSTEM 公司的 ACES、QuickCast, Helisys公司的LOMSIice,DTM 的Rapid Tool,Stratasys的Quicklice、Supprtwoks、AutoGen,Cubital的SoliderDFE,Sander Prototype 的ProtBuild和ProtoSupporl等。由于CAD与RPM的数据变换接口软件开发的困难性和相对独立性。国外涌现了很多作为CAD与RPM系统之间的桥染的第三方软件。这些软件一般都以常用的数据文件格式作为输入输出接口。输入的数据文件格式有STL、IGES、DXF、HPGL、CT层文件等而输出的数据文

19、件一般为CLI。以下是国外比较著名的一些第三方接口软件：美国Solid Concept公司的Bridge Works、Solid View，比利时Materialise公司的Magics，美国POGO公司的STL Manager，美国人Igore Tebelev的Still View,美国Imageware公司的Surface-RPM等。 其他第三方数据接口软件还有克莱梅森大学的 CIDES、Anthony D.Martin开发的ADMesh，XOX公司的SHAPES，Brock Rooney的Brockware，I-DEAS的RPM模块，CADDS的RPM模块等。由于数据接口软件的开发往往需

20、要很高的专业水平，要耗费大量的财力和时间，现在国外出现了RPM生产商购买第三方数据接口软件的趋势。如1996年3D SYSTEM公司与Imageware公司达成协议，采用Imageware的RP一系列模块作为“3D Systems SL Toolkit”。而Sanders Prototype公司也采用了STL-Manager作为自己的数据接口软件。另外，德国的FS公司也购买了MAGICS软件的部分模块。 从技术角度说，数据转换和处理软件的难度集中在 STL自动纠错、支撑的自动添加、快速模具制造时的实体空腔化或网格（lattice）化处理、扫描矢量的生成等环节。目前国外软件综合起来在这些方面都处

21、理的比较好。国外现在软件有人工智能化的趋势。 4我国RPM发展现状 我国主要从事 SLA、LOM、FDM、SLS四种RPM工艺与装备，其中西安交通大学、清华大学进行SLA工艺研究，清华大学、华中科技大学进行LOM工艺研究，清华大学华中科技大学、进行FDM工艺研究，北京隆源公司、华中科技大学、南京航空航天大学等进行SLS工艺研究。 国内在材料方面进行的研究较少，现在研究的材料主要是 SL用料光固化树腊（西安交大、清华大学、浙江大学），FDM用料腊、ABS及尼龙（清化大学），LOM用料涂敷纸（华中科技大学、清华大学），SLS用料树脂蜡、工程塑料（北京隆源公司）等。 国内各单位都在研究并自行开发了从

22、 CAK数据文件到RPM的转换和处理和程序。 5RPM技术的独有特性 RPM最主要特征就是由CAD模型直接驱动快速制造任意复杂形状三维实体，具有以下独有特性： （ 1）运用RPM技术能自动、快速、精确地将设计思想转变成一定功能的产品原型或直接制造零件，对缩短产品开发周期、减少开发费用、提高企业的市场竞争能力具有重要意义； （ 2）RPM集成了机械工程、计算机控制、CAD、数控技术、检测技术、激光材料和各种学科的前沿技术，是一种造型的高新技术； （ 3）RPM改变了传统制造加工采用的“去除”原理，而是采用了离散一堆积原理； （ 5）由CAD模型直接驱动； （ 6）成型设备无需专用工具； （ 7）

23、成型过程中无人干预或者较少干预。 6RPM技术的应用 图 1 RPM在RPD方面的应用总图 RPM技术应用发展很快。一个显著的指标是RPM服务机构的数量和收入。国外RPM服务的数量以每年59%的速度递增，从1992年的42个发展到1996年284个，1997年的331个。服务机构购习的设备占设备拥有量的29%，1995年服务机构的总睡入达到1.92亿美元。可以说，国外已经从对RPM工艺的熟悉、观望、尝试性应用阶段时入了将RPM真正作为产品开发的重要环节，提高产品开发质量、加快产品开发速度的阶段。 RPM具有以下特点： （ 1） 可以制成几何形状任意复杂的零件，而不受传统机械加工方法中刀具无法达

24、到某些型面的限制， 可实现自由制造 。 （ 2）由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，可做到无人值守，无需机加工方面的专门知识就可操作。 （ 3） 曲面制造过程中， CAD数据的转化(分层)可百分之百地全自动完成，而不靠数控切削加工中需要高级工程人员数天复杂的人工辅助劳动才能转化为完全的工艺数控代码。 （ 4） 不需要传统的刀具或工装等生产准备。任意复杂零件的加工只需在一台设备上完成，因而大大缩短了新产品的开发成本和周期，其加工效率远胜于数控加工。 （ 5） 设备购置投资低于数控机床。 （ 6） 产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产。 （ 7

25、）无切割、噪音和振动等，有利于环保。 （ 8）整个生产过程数字化，与CAD模型具有直接的关联，零件可大可小，所见即所得，可随时修改，随时制造。 （ 9）与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造、小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。 RPM 的应用主要在以下几方面： （ 1 ） RPM 的应用领域 RPM 在国民经极为广阔的领域得到了应用，目前已应用于制造业、与美学有关的工程、医学、康复、考古等，并且还在向新的领域发展。 （ 2 ）产品设计中的应用 快速产品开发 RPD ，即产品设计评估与校审。 RPM 在 RPD 方面应用如图 1 所示。 RPM 在产品开发中的关键作用和重要

26、意义是很明显和，它不受复杂形状的任何限制，可迅速地将示于计算机屏幕上的设计变为可进一步评估的实物。根据原形，可对设计的正确性、造型合理性、可装配和干涉，进行具体的检验。对形状较复杂而贵重的零件（如模具），如直依据 CAD 模型不经原型阶段 就进行加工制造，这种简化的做法风险极大，往往需要多次反复才能成功，不仅延误开发的进度，而且往往需花费更多的资金。通过原型的检验可将此种风险减到最低的限度。 一般来说采用 QRPM 快速产品开发技术，可减少产品开发成本 30-70% ，减少开发时间 50% 。如开发光学照相机体采用 RPM 技术仅需 3 5 天（从 CAD 建模到原型制作），花费 5000 马

27、克，而传统的方法则至少需一个月，需 3 万马克。 （ 3 ） Rapid Tooling( 快速工具 ) 模具是快速工具制造技术应和的重要方面，原型的快速设计和自动制造也保证了工具的快速制造。无需数控铣削，无需电火花加工，无需任何专用工装和工具，直接根据原型将复杂的工具和型腔制造出来，是当今 RapidTooling 的最大优势。一般来说，采用 RPM 技术，模具制造时间和成本均为传统传技术的 1/3 。 7、应用RP技术的重要意义 大大缩短新产品研制周期，确保新产品上市时间使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍； 提高了制造复杂零件的能力使复杂模型的直接制造成为可能； 显著提高新产品投产的

28、一次成功率可以及时发现产品设计的错误，做到早找错、早更改，避免更改后续工序所造成的大量损失； 支持同步（并行）工程的实施使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行； 支持技术创新、改进产品外观设计有利于优化产品设计，这对工业外观设计尤为重要。 成倍降低新产品研发成本节省了大量的开模费用。 快速模具制造可迅速实现单件及小批量生产，使新产品上市时间大大提前，迅速占领市场。 总而言之， RP 技术是九十年代世界先进制造技术和新产品研发手段。在工业发达国家，企业在新产品研发过程中采用 RP 技术确保研发周期、提高设计质量已成为一项重要的策略。当前，市场竞

29、争愈演愈烈，产品更新换代加速。要保持我市产品在国内外市场的竞争力，迫切需要在加大新产品开发投入力度、增强创新意识的同时，积极采用先进的创新手段。用 RP 技术快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货等，非常有利于优化产品设计，从而大大提高新产品开发的一次成功率，提高产品的市场竞争力，缩短研发周期，降低研发成本。RT技术是一种用高新制造技术改造传统制造技术的技术，它包括用硅橡胶、金属粉、环氧树脂粉、低熔点合金等方法，将RP原形准确地复制成模具，这些简易模具的寿命是50 1000件，适宜产品试制阶段。由于模具是一种技术密集型产品，其设计制造涉及材料、工

30、艺、设备等各种因素，因此制模时间长，一般中等复杂的注塑模、压铸模、锻模的设计与制造需要三个月或更长的时间，因此，RPM技术一问世，就被迅速应用于快速模具制造上，它已经成为缩短新产品开发及其模具制造周期的重要研究内容和核心技术之一。 近年来，发展起来的快速原型制造（ RPM）技术可以更快、更容易、更经济地设计并制造出各种复杂零件的原型，这些原型可以用作设计评估、功能测试及装配试验。但是，这些原型不是最终出售的产品，通常只有通过模具才能架起原型与产品之间的桥梁。 而采用 RP技术 制造 则是一种具有诱人前景的方法。尤其当工装模具几何形状复杂，传统加工成本很高甚至不可能时，RT法充分显示出制造时间短

31、、成本低、经济效益好的优点。 将 RPM技术应用于快速模具制造（RT）上，是缩短新产品开发及其模具制造周期的重要研究内容和核心技术之一。 一般来说，将 RPM技术应用于新产品开发和快速模具制造有三种工艺路线： 一是单件或小批量产品制造，其工艺路线是利用 RP原型，通过快速真空注塑技术制造树脂模具，可用于50-500件以下样品或零件的制造，也可以直接利用RP技术制造单个金属模具； 二是中等批量零件的制造，其工艺方案是利用 RP原型，采用快速金属喷涂技术制造金属冷喷模，即模具表面为一层金属薄壳，基体为塑料，这种模具可用于3000件以下的注塑件生产。如松下电工的制模经验是5000件以下的零件不制钢模

32、，而使用系列金属喷涂模具代替； 三是大批量零件的制造，其工艺方案是利用 RP原型进行快速电极制造，再通过电火花加工钢模，用于万件以上的批量生产。 利用真空注型技术制作硅橡胶模具时，母样材质可以为金属、塑胶、木材等。 这里使用 LOM技术制作的纸模作为硅胶模的母样。组合模框后，将硅橡胶主剂与硬化剂按比例混合，放入真空注型机中进行真空脱泡，然后将脱泡后的硅胶注入模框，再次进行真空脱泡。取出模框，在室温下硬化即可得到硅橡胶模具。 制作树脂样件时，先将树脂与硬化剂按比例在真空中进行混合搅拌，再注入硅橡胶模具中。将整个模具放置到使用树脂指定完全硬化时间，就可以拆开模具取出树脂样件。 对制造长寿命的钢制模

33、具，它是由原形翻制三维研具，用研具研磨整体石墨电极，再用电极在电火花机床上加工钢模具。这一工艺的特点是快速高效，耗时仅为传统制造的 1/5，精度也有所提高。例如，在汽车轮毂的制造中，每个轮毂仅石墨电极的制造用传统的加工方法最少需140小时，而用振动研磨电极法仅需35小时，同时精度也高 。 运用 RP/RT技术比传统的数控加工制造模具，周期缩短1/3 1/10，费用降低1/3 1/5。由于RT的显著经济效益，近年来，工业界对RT的研究开发投入了日益增多的人力和财力，因而，RT的收益也获得了巨大的增长。据SME统计，四年来，RT服务的收益年增长率均高于RP系统销售，如96年比95年增长62.7%，

34、而RP设备销售额的增长为42.6%。 1. 间接制模技术（ Indirect Tooling IT ） 在模具的研制过程中，样件（原型）的设计和加工是非常重要的环节之一。传统的快速模具制造中，首先按照产品图纸制作原型。依据工件尺寸的大小和技术要求，原型可以是木材、石膏、钢板、甚至水泥、石蜡等材料，分别采用拼接、雕塑成型等方法制作的。这种原型（样件）制造方法不仅耗时、精度低，而且对于一些复杂结构的零件无能为力。数控加工技术虽然提高了原型的制作精度和制造效率，但费时又耗成本，而且不一定能很好地满足模具制造的要求。与之相比， RPM 技术克服了传统样件（母样）制作的缺点，能够更快、更好、更方便地设计

35、并制造出各种复杂的原型（样件）。将 RP 原型作为样件用于模具制造，一般可使模具制造周期和制造成本降低 l 2 ，大大提高了生产效率和产品质量。 随着 RP 原型制作精度的提高，间接 RT 法己日臻成熟。其方法则根据零件的生产批量的大小而不同。常用的有： 用快速成型件作母模，制作硅橡胶模 当制造的零件件数较少（批量在 20-50 件）时，一般采用这种硅橡胶模，可以快速、容易而廉价地小批量生产各种塑料零件和石蜡模型，在航空航天、体育用品、玩具和装饰设备等领域应用广泛。与传统的手工或机械加工复杂的样件相比，利用 RP 样件可以更精确、更迅速、更简单地制造复杂的硅橡胶模。 其工艺过程为：以 RP 原

36、型作样件，采用室温硫化的有机硅橡胶浇注制作硅橡胶模。并且，由于硅橡胶良好的柔性和弹性，对于结构复杂、花纹精细、无拔模斜度（甚至有一定倒拔模斜度）以及具有深凹槽的零件来说，制件浇注完成后均可直接取出。这是它相对其他模具的独特之处。 同钢模的生产周期（ 16-18 周）相比，它的制作周期为 1 周左右。 以快速成型件作母模，进行树脂型复合制模 以液态的环氧树脂与有机或无机材料复合为基体材料，以 RP 原型为基准浇铸模具的一种制模方法。 这种方法制造的模具寿命为 100-1000 件。为延长模具寿命，通常在环氧树脂中添加各种添加剂。 这种制模法具有工艺简单、模具传导率高、强度高及型面不加工的特点，适

37、于塑料注射模、薄板拉伸模及吸塑模和聚氨酯发泡成型模。 同钢模的生产周期相比，其制作周期为 1-2 周。 2. 制模工艺路线 在计算机上使用 Pro/e 、 UG-II 、 Powershape 等造型软件设计出产品的三维实体造型。可保存为 STL 格式文件输出到 RP 系统，直接制作出产品的纸质原型。 RP 系统制作的纸质原型经过表面后处理，就可作为硅橡胶模具的母样。组合模框后，将硅橡胶主剂与硬化剂按照比例混合注入模框，经真空脱泡，置于室温下进行硬化，剖切取出母样即可得到硅橡胶模具。在硅橡胶模具的基础上可以浇注出透明或不透明的树脂制件。流程图如图所示。 1) RP 原型的准备 用于制作硅橡胶模

38、具母样的 RP 系统原型，是尺寸和外型与用模具加工的零件相同而在制作硅橡胶模具时又起分隔作用的特制零件，借助于该原型，用液态的硅橡胶混合料，直接浇铸出模具的工作部分凸模、凹模，用原型的壁厚就可以制出模具的凸凹模间隙。 RP 原型是制作硅橡胶模具的关键，其形状、尺寸和表面粗糙度，会直接反映到模具的型面上。 2) RP 原型的设计 进行三维实体的原型设计时，要考虑在利用 RP 系统制造原型时的各种收缩变形以及原型的表面后处理余量，在实体造型过程中给以必要的补偿，尽可能消除误差，以满足制件尺寸对模具的要求。 3) RP 原型的制造 通过造型软件设计出的三维实体造型，经过 STL 文件格式转换进行三角

39、网格划分，得到分层处理后的数据即可传输到 RP 系统，制造出一个三维实体纸质原型来。 纸质原型制作好后，还需经过后处理（包括打磨，抛光，喷漆等）以提高原型的表面光洁度，才能作为母样用于硅橡胶模具的制造。 3. 制作浇注品的关键技术 1) 小尺寸浇注品制作 对于尺寸较小的塑料件的制作，制作过程要注意事项如下： （ 1 ）双组分材料至少配料 A 剂为 15g ， B 剂为 50g ，否则会因材料过少，混合搅拌不均匀而造成浇注出的塑料件强度达不到要求，甚至会出现成型的塑料件硬化不完全（粘手）的现象。 （ 2 ）浇注前双组分材料要在真空状态下预脱泡 45 分钟。 3 ）在达到真空状态后，在材料混合之前

40、还应稍回气，其目的在于消除材料在抽真空的过程中产生的气泡，以期达到制件中气泡最少的效果。 （ 4 ）混合搅拌时应注意材料的可操作时间，不同材料可操作时间有较大差别。 （ 5 ）尺寸较小的制件可以采用几个制件组合在一起制作的方法，使用 2mm3mm 厚的 ABS 小板将各个制件搭接起来，成为一个整体进行浇注。注胶棒应尽量粘接在中间的位置，以避免发生因注胶棒偏离而无法注满整个模腔的现象。 2) 大尺寸浇注品制作 对于尺寸较大的塑料件的制作，可以采用如下方法： 在模具合模以胶带纸包围模具后，仅将浇注口留出，其余气孔均堵上。双组分 PU 树脂在真空状态下混合倒入模具后，开始降低压力使真空注型机压力回零

41、，造成模具中为负压，存在内外压差。回零后，打开真空注型机，用尖锐物品将气孔打开，于是在压力作用下混合料快速注满整个模腔。这样做，可以避免因尺寸过大而造成混合料无法流满模腔的现象。 3) 透明塑料件的制作 （ 1 ）制作透明塑料件的硅橡胶模具建议使用加成型硅橡胶，其硬度、抗撕裂强度、收缩率都优于聚合型硅橡胶。如果使用聚合型硅橡胶制作的模具翻制透明塑料件时，树脂对硅橡胶表面有渗透作用，会使透明件表面拉毛而造成光折射效果变差。 （ 2 ）制作透明塑料件时，硅橡胶模具不能喷离型剂，只需要用酒精将模具内表面擦拭干净即可，以免离型剂影响透明制件的表面光洁度。 （ 3 ）透明塑料件从模具中取出后，可以进行喷

42、亮光漆处理，以提高零件的透明度。 4) 浇注品的表面处理 塑料件的表面处理：可以在成型塑料件表面进行喷漆、电镀等表面处理。由于塑料件成品从硅橡胶模具中脱模时，会把硅橡胶材料中的硅油成分及离型剂带到成品样件上。一般来将会造成表面处理的困难。因此，喷漆前可用蒸汽将样件清洗，或利用清洁剂清洗样件表面，使表面污物清除，这样就可以比较容易地做表面处理的工作。 4. 基于 RP 系统的间接制模技术的优缺点 利用 LOM 技术设计制造出产品的纸质原型，然后用硅橡胶制造其模具，可广泛应用于结构复杂、式样变更频繁的各种家电、汽车、建筑、艺术、医学、航空、航天产品的制作。在新产品试制或者单件、小批量生产时，具有以

43、下优点： 相对于其它快速成型技术而言， LOM 技术具有运行费用低，材料价格低廉，成型效率高，原型制作时间短的特点。 硅橡胶可以在常温下固化，且硅橡胶具有良好的成形复制性和脱模性能，对凸凹部分浇铸成型后均可以直接取出。用硅橡胶制模，少则十几个小时，多则几天便能完成，这可以大大缩短新产品的开发周期。 因在真空中进行注型，可复制出多个精度高且极少有气泡的成型品， 30 个制件成品大约 23 天即可完成。 虽然形状复杂，厚薄程度不同，硅橡胶模具也不会产生缩水现象。即使对 0.5mm 厚度或极微细结构（有一点倒钩也没有问题）、钢模较难制作的塑胶制品均可进行真空注型。 模具中可以插入金属零件、螺丝、螺帽及塑胶零件，制件成品还可以进行电镀、喷漆处理。 但使用 LOM 技术进行硅橡胶模具的制作也存在着一些问题，如纸质原型的废料剥离困难，需要专门研究废料去除及后处理工艺；硅橡胶在长期加热后产生收缩现象；硅橡胶具有不腐烂、有弹性的特点，不能进行回收。这些问题有待今后在实践中进一步完善解决。