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基于快速原型的快速模具制造技术的研究

华涛  
【摘要】: 市场竞争的不断加剧,要求企业必须快速响应市场和用户的需求变化,促使工业生产越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展。模具是制造各种产品的关键工艺装备,为了加强产品在市场上的竞争力,客观上要求缩短模具的开发周期、降低模具的制造成本。基于快速原型的快速制模技术具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产使用要求的特点,对于中小型模具的制造,具有比较显著的综合经济效益。 分层实体制造技术(LOM)和熔融沉积制造技术(FDM)是在国内广泛应用的快速成型工艺。通过这两种成型工艺得到的原型,因材质和成型工艺的限制,不能直接作为模具使用。因此,必须采用高精度、低成本的工艺路线,将LOM和FDM非金属原型经过中间转换,变为满足生产使用要求的注塑模或用于模具加工的电火花电极。 电铸工艺具有极高的复制精度和重复精度,能很好地再现原型的精度;化学镀具有镀层均匀、分散能力强的优点,适合于LOM和FDM非金属原型的表面导电化;电弧喷涂具有生产效率高、涂层结合力强的特点,适合于电铸层的裱褙加固。本课题正是研究如何利用LOM和FDM原型,结合化学镀、电铸和电弧喷涂等技术,实现注塑模或电火花电极的快速经济制造。 论文首先展开对电铸、化学镀和电弧喷涂工艺的研究,在对脉冲电铸、化学镀和电弧喷涂加工机理进行详细分析的基础上,采用正交试验等方法进行大量的工艺试验,完成脉冲电铸、化学镀和电弧喷涂工艺参数的优化。 针对LOM快速原型的特点,采用浇注树脂反型和封闭特殊涂料两种方法,解决了LOM纸质原型化学镀铜的难题;以优化的工艺参数对LOM原型脉冲电铸铜,得到复制精度很高的电火花电极的工作部分;采用电弧喷涂铜对电极工作部分进行加固,得到具有良好的导电导热性能、结合力强的背衬,从而实现电火花电极的快速制造。 最后结合FDM快速原型的特点,通过对其化学镀镍和电铸镍,得到具有良好机械性能和耐腐蚀性能的模具型腔,然后组合使用电弧喷涂Zn-Al伪合金和环氧树脂浇注,对模具型腔进行背衬加固,实现注塑模的快速经济制造。


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