煙臺機械工藝研究所 作者：張訓(xùn)純、孫軍強、宋寶通
快速制模技術(shù)是一種快捷、方便、實用的模具制造技術(shù)，是隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展而產(chǎn)生的，一直受到產(chǎn)品開發(fā)商和模具界廣泛重視。對它的研究正方興未艾，新的技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出生機勃勃的發(fā)展趨勢，有著強大的生命力。? 快速制模技術(shù)的顯著特點是：制模周期短、工藝簡單、易于推廣、制模成本低、精度和壽命能滿足某種特定的功能需，綜合經(jīng)濟效益良好，特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)試制，工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產(chǎn)。
在國外，對快速制模技術(shù)的研究已有幾十年的歷史，許多工業(yè)發(fā)達國家，諸如美國、英國、日本、瑞士等國的許多公司，對各類快速模具都有深入的研究，并在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。自六十年代以來，我國也已開始認(rèn)識到快速制模技術(shù)的實用價值，并投入力量進行研究。七十年代，隨著四個現(xiàn)代化的提出，快速制模技術(shù)得到政府部門的重視，也得到一定程度的發(fā)展，但在計劃經(jīng)濟年代，發(fā)展速度相對緩慢。改革開放以來，企業(yè)間的競爭日益加劇，產(chǎn)品開發(fā)周期要求越來越短，為快速制模技術(shù)提供了發(fā)展機遇和發(fā)展空間。八十年代，快速制模技術(shù)對我國經(jīng)濟的發(fā)展，尤其是對汽車工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用，取得了輝煌的成就。但是，隨著現(xiàn)代高科技的不斷涌現(xiàn)和人們審美觀的提高，人們對產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)階段樣品質(zhì)量的概念已發(fā)生很大的變化，傳統(tǒng)快速制模技術(shù)受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。筆者自八十年代初就一直從事快速制模技術(shù)的應(yīng)用研究，現(xiàn)就我國快速制模技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢談些自己的看法。
一、快速制模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1、傳統(tǒng)快速制模技術(shù)的發(fā)展受到嚴(yán)重制約
傳統(tǒng)快速制模技術(shù)歸納起來大致有以下幾種：
1.低熔點(Bi-Sn)合金制模技術(shù)；
2.鋅基合金制模技術(shù)；
3.復(fù)合材料制模技術(shù)；
4.噴涂成形制模技術(shù)；
5.電鑄成形制模技術(shù)；
6.銅基合金制模技術(shù)等。
傳統(tǒng)的快速制模技術(shù)大都是依據(jù)樣模(母模)采用拷貝方式(如鑄造、噴涂、電鑄、復(fù)合材料澆注等)來制造模具主要工作零件(凸、凹模或模腔、模芯)的。困此，樣模(母模)就成為模具快速制造的關(guān)鍵，樣模的精度直接決定了模具精度。傳統(tǒng)的樣模制作方法大都采用原件改制或人工敲制、手工刻制，工藝落后，精度很低，直接影響了快速模具的精度。因此，人們常認(rèn)為快速模具精度低，所謂快速是以犧牲精度為代價的，只能應(yīng)用于精度要求較低的場合。這種理解和認(rèn)識顯然有失公正。傳統(tǒng)的快速制模技術(shù)復(fù)制精度都很高，只要解決了樣模精度，模具精度自然就迎刃面解了。因此如何提高樣模精度已成為快速制模技術(shù)繼續(xù)深入發(fā)展的關(guān)鍵，也是我們要加以解決的重要課題。
2、傳統(tǒng)快速模具市場呈萎縮狀態(tài)
傳統(tǒng)快速制模技術(shù)所依據(jù)的樣模精度一直未能根本突破，直接制約了它的發(fā)展，同時也影響了它的市場競爭力和市場份額。八十年代初，我國汽車工業(yè)正處于一個大發(fā)展的起步階段，由于當(dāng)時起點低、批量小、品種多，傳統(tǒng)快速制模技術(shù)適應(yīng)了這種狀況，大量用于小批量生產(chǎn)，取得驕人的業(yè)績。據(jù)不完全統(tǒng)計，八十年代應(yīng)用快速制模技術(shù)進行生產(chǎn)的汽車，農(nóng)用車廠家有數(shù)百家。這足以說明快速制模技術(shù)曾有過的輝煌。但自進入九十年代，隨著規(guī)模經(jīng)濟概念的建立和發(fā)展，傳統(tǒng)快速模具因其壽命短、精度低，從生產(chǎn)領(lǐng)域退出來而讓位于鋼模，快速模具市場呈現(xiàn)逐步萎縮的態(tài)勢。
3、新快速制模技術(shù)繼續(xù)涌現(xiàn)
在傳統(tǒng)快速制模技術(shù)受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，市場嚴(yán)重萎縮的情況下，新的快速制模手段不斷涌現(xiàn)。
(1)實型鑄造技術(shù)在汽車模具制造方面得到廣泛應(yīng)用。
(2)氮氣彈簧作為一種新型的彈性元件，能有效地簡化模具結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)模具的快速制造，在汽車模具方面已得到大量應(yīng)用。
(3)無模多點成形技術(shù)突破傳統(tǒng)的模壓成形的概念，采用高度可調(diào)的沖頭群體，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板材的曲面成形，以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要技術(shù)手段，快速地實現(xiàn)三維曲 面的自動成形。無模多點成形技術(shù)是區(qū)別于傳統(tǒng)快速制模技術(shù)的又一先進快速制造技術(shù)。
(4)旋轉(zhuǎn)鑄造成形技術(shù)，這項技術(shù)是利用熱硬化硅橡膠來快速制造模具，利用旋轉(zhuǎn)鑄造系統(tǒng)鑄造高強度鋅鋁合金、鋁錫合金等。這一技術(shù)可實現(xiàn)某些特定零件的快速制造。
二、快速制模技術(shù)的發(fā)展趨勢
傳統(tǒng)快速制模技術(shù)的發(fā)展受到挑戰(zhàn)，市場逐步萎縮，這已是不爭的事實。但這并沒有阻礙快速制模技術(shù)的發(fā)展，反而更加激發(fā)人們改變這種局面的欲望。圍繞提高樣模精度的工作一直未停止過。隨著計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，人們試圖利用現(xiàn)代高技術(shù)來探求提高樣模精度的方法。人們采用可加工塑料，利用輕型仿形銑銑削出主模型或工藝主模型，以此為母模進行模具快速制造。此種方法雖然提高了樣模精度，但加工周期較長、成本較高，而且對數(shù)控加工設(shè)備依賴程度高，在實際應(yīng)用中效果不甚理想。十年代末，在美國首先推出了快速原形制造技術(shù)(RP)。RP技術(shù)是伴隨計算機技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，它是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(亦即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型，快速自動完成復(fù)雜的三維實體(原型)制造。RP技術(shù)是集精密機械制造、計算機、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，堪與六十年代出現(xiàn)的NC制造技術(shù)相媲美，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命。
快速原型制造技術(shù)(RP)的出現(xiàn)，為快速制模技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。RP技術(shù)的引入可以說是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)與現(xiàn)代先進制造技術(shù)結(jié)合的最佳典范。RP技術(shù)為傳統(tǒng)快速制模技術(shù)注入了活力，同時，傳統(tǒng)快速制模技術(shù)又為RP技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了技術(shù)保證。
綜上所述，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合將是傳統(tǒng)快速模具制造技術(shù)進一步深入發(fā)展的方向，也是RP技術(shù)向模具快速制造方向發(fā)展的廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進步，傳統(tǒng)快速制模技術(shù)必將獲得新的活力，尤其在開發(fā)高檔技術(shù)產(chǎn)品方面，將會發(fā)揮更大的作用。