第16章现代模具制造技术简介
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图16-6 固基光敏液相法（法）示意图 1—加工面；2—均匀施加光敏液材料；3—掩膜紫外光曝光；4—清除未固化原料；
5—填蜡；6—磨平；7—成型件；8—蜡；9—零件
3. 基于的模具快速制造技术 1）快速模具制造技术的概念 应用快速成形方法快速制作模具的技术成为快速模具制 造技术（简称），技术发展到今天，其发展重心已从快速原 型制造（）向快速模具（）及金属零部件快速制造的方向转 移，目前已经成为快速成形技术领域一个新的研究热点。由 于传统的模具制造过程复杂、耗时长、费用高，往往成为设 计和制造的瓶颈，因此应用快速成形技术制造模具已成为该 技术发展的主要推动力。利用快速模具制造技术现已可以做 到对复杂的型腔曲面无需数控切削加工便可制造，从模具的 概念设计到制造完毕仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本 的1/4左右。所以国外发达工业国家已将作为缩短模具制作周 期和产品开发时间的重要研究课题和制造业的核心技术之一。
光器；6刮平器；7—工作台；8—制成件
（3）融化堆积造型法（ ，） 是采用熔丝材料加热后将半
熔状态的熔丝材料在计算机控制下 喷涂到预定位置，逐点逐层喷涂成 形。如图16-3所示。
技术的最大优点是速度快， 此外，整个成型过程是在60～ 300ºC下进行的，并且没有粉尘， 也无有毒化学气体、激光或液态聚 合物的泄漏，适宜办公室环境使用。 制作生成的原型适合工业上各种各 样的应用，如概念成型、原型开发、 精铸蜡模和喷镀制模等。
在传统制造业中一般是采用对
锻件或型材进行机械加工的方法获得
模具，由于它具有加工精度高、模具
寿命长的优点，所以一直是广泛应用
的模具制造方法。图16-7所示为一种
典型的金属模具生产工艺流程。
从流程图可知，传统的模具制
造过程基本上是以机械加工为主，从
模具下料、整修到装配，是一个需要
图16-7 传统模具制造工艺流程图
第16章 现代模具制造技术简介
16.1 模具的快速成形技术 16.2 模具简介
随着现代制造技术的不断发展以及在市场的迫切需求下， 模具制造技术得到了迅猛的发展，并已成为现代制造技术的重 要组成部分。例如模具的技术、模具的快速成形技术、模具的 精密成形技术、模具的超精密加工技术、技术以及数控技术等。 现代模具制造技术朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化 制造及系统化集成的方向发展。本章将主要介绍模具的快速成 形技术和模具的技术。
图16-3 融化堆积造型法（法）示意图 1—熔丝材料；2—滚轮；3—加热喷嘴； 4—半熔状丝料；5—制成件；6—工作台
（4）立体平板印刷法（ ，） 又称立体光刻、光造型，
其原理如图16-4所示。 法是最早出现的一种工
艺，目前是技术领域中研究 最多、技术最为成熟的方法。 但这种方法有其自身的局限 性，如需要支撑、树脂收缩 导致精度下降、光固化树脂 有一定的毒性而不符合绿色 制造发展趋势等。
图16-4 立体平板印刷法（法）示意图 1—激光发生器；2—激光束；3—Z轴升降台； 4—托盘；5—树脂槽；6—光敏树脂；7—制成件
（5）三维打印法（ ，3） 3又称粉末材料选择性粘接，其原理如图16-5所示。
图16-5 三维打印法（3）示意图
（6）固基光敏液相法（ ，） 的工艺原理如图16-6所示 。
（2）选择性激光烧结法 （ ，）。
是将多种粉末（含热熔 性结合剂）作为原材料，利用 高效率的2激光器在计算机的 控制下对其层层加热熔化堆积 成形。如图16-2所示。
该方法的优点是由于粉 末具有自支撑作用，而不需要 另外支撑，பைடு நூலகம்外材料广泛，不 仅能生产塑料材料，还能直接 生产金属和陶瓷零件。
图16-2 选择性激光烧结法（法）示意图 1—粉末材料；2—激光束；3—扫描系统；4—透镜；5—激
技术和技能的工艺过程，往往加工周
期长，成本高，对操作技能的依赖性高。当模具的形状较为复
杂时，特别是有复杂曲面加工时，模具的生产效率更低，很难
适应市场激烈竞争条件下产品生产小批量、多品种的发展趋势。
快速成形制造技 术不仅能适应各种生产 类型特别是单件小批量 的模具生产，而且能适 应各种复杂程度高的模 具制造。它既能制造塑 料模具，也能制造压铸 模等金属模具。因此快 速成形技术一问世，就 迅速应用于模具制造上。
的关键是技术是控制激光的
图16-1 分层实体制造法（法）示意图
1—扫描系统；2—光路系统；3—激光器； 4—加热棍；5—薄层材料；6—供料滚筒； 7—工作台；8—回收滚筒；9—制成件；
10—制成层；11—边角料
光强和切割速度，使它们达到最佳配合，以便保证良好的切口质量 和切割深度。
采用法制造实体时，激光只需扫描每个切片的轮廓而非整个切 片的面积，生产效率高，使用的材料广泛，成本较低。
2. 快速成形工艺方法简介
到目前为止，国内外已较为成熟
的的快速成形制造技术的具体工艺不
下30种，按照采用的材料及材料处理
方式的不同，可归纳为以下六类。
（1）分层实体制造法（ ，）
法是根据零件分层几何信息切割箔材、
纸片、塑料薄膜或复合材料等片材，
并将得到的连续层片材料粘接构成三 维实体的模型图，如图16-1所示。
16.1 模具的快速成形技术
1. 快速成形技术概述 快速成形（ ，简称）技术又称为快速原型制造（ ，简 称）技术，是２０世纪８０年代后期兴起并迅速发展起来的一种 基于材料堆积法加工的高新制造技术，堪称近２０年来制造技术 领域最重大发展之一。 ＲＰ技术利用计算机及ＣＡＤ软件对产品进行三维实体造型 设计或利用工业照射实体模型，得到数据文件，然后利用分层软 件对零件进行切片处理，得到一组平行的环切数据，之后利用激 光器产生激光，通过激光扫描，形成极薄的一层固化层，如此反 复，最终形成固态的产品原型。 技术综合机械工程、、数控技术、激光技术及材料科学等多 项技术，在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，自动、直 接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定结构和功能的零件 或原型，并可及时对产品设计进行快速反应，不断评估、现场修 改及功能试验，大大缩短产品的研发周期，以最快的速度响应市 场，从而提高企业的竟能能力。
5—填蜡；6—磨平；7—成型件；8—蜡；9—零件
3. 基于的模具快速制造技术 1）快速模具制造技术的概念 应用快速成形方法快速制作模具的技术成为快速模具制 造技术（简称），技术发展到今天，其发展重心已从快速原 型制造（）向快速模具（）及金属零部件快速制造的方向转 移，目前已经成为快速成形技术领域一个新的研究热点。由 于传统的模具制造过程复杂、耗时长、费用高，往往成为设 计和制造的瓶颈，因此应用快速成形技术制造模具已成为该 技术发展的主要推动力。利用快速模具制造技术现已可以做 到对复杂的型腔曲面无需数控切削加工便可制造，从模具的 概念设计到制造完毕仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本 的1/4左右。所以国外发达工业国家已将作为缩短模具制作周 期和产品开发时间的重要研究课题和制造业的核心技术之一。
光器；6刮平器；7—工作台；8—制成件
（3）融化堆积造型法（ ，） 是采用熔丝材料加热后将半
熔状态的熔丝材料在计算机控制下 喷涂到预定位置，逐点逐层喷涂成 形。如图16-3所示。
技术的最大优点是速度快， 此外，整个成型过程是在60～ 300ºC下进行的，并且没有粉尘， 也无有毒化学气体、激光或液态聚 合物的泄漏，适宜办公室环境使用。 制作生成的原型适合工业上各种各 样的应用，如概念成型、原型开发、 精铸蜡模和喷镀制模等。
在传统制造业中一般是采用对
锻件或型材进行机械加工的方法获得
模具，由于它具有加工精度高、模具
寿命长的优点，所以一直是广泛应用
的模具制造方法。图16-7所示为一种
典型的金属模具生产工艺流程。
从流程图可知，传统的模具制
造过程基本上是以机械加工为主，从
模具下料、整修到装配，是一个需要
图16-7 传统模具制造工艺流程图
第16章 现代模具制造技术简介
16.1 模具的快速成形技术 16.2 模具简介
随着现代制造技术的不断发展以及在市场的迫切需求下， 模具制造技术得到了迅猛的发展，并已成为现代制造技术的重 要组成部分。例如模具的技术、模具的快速成形技术、模具的 精密成形技术、模具的超精密加工技术、技术以及数控技术等。 现代模具制造技术朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化 制造及系统化集成的方向发展。本章将主要介绍模具的快速成 形技术和模具的技术。
图16-3 融化堆积造型法（法）示意图 1—熔丝材料；2—滚轮；3—加热喷嘴； 4—半熔状丝料；5—制成件；6—工作台
（4）立体平板印刷法（ ，） 又称立体光刻、光造型，
其原理如图16-4所示。 法是最早出现的一种工
艺，目前是技术领域中研究 最多、技术最为成熟的方法。 但这种方法有其自身的局限 性，如需要支撑、树脂收缩 导致精度下降、光固化树脂 有一定的毒性而不符合绿色 制造发展趋势等。
图16-4 立体平板印刷法（法）示意图 1—激光发生器；2—激光束；3—Z轴升降台； 4—托盘；5—树脂槽；6—光敏树脂；7—制成件
（5）三维打印法（ ，3） 3又称粉末材料选择性粘接，其原理如图16-5所示。
图16-5 三维打印法（3）示意图
（6）固基光敏液相法（ ，） 的工艺原理如图16-6所示 。
（2）选择性激光烧结法 （ ，）。
是将多种粉末（含热熔 性结合剂）作为原材料，利用 高效率的2激光器在计算机的 控制下对其层层加热熔化堆积 成形。如图16-2所示。
该方法的优点是由于粉 末具有自支撑作用，而不需要 另外支撑，பைடு நூலகம்外材料广泛，不 仅能生产塑料材料，还能直接 生产金属和陶瓷零件。
图16-2 选择性激光烧结法（法）示意图 1—粉末材料；2—激光束；3—扫描系统；4—透镜；5—激
技术和技能的工艺过程，往往加工周
期长，成本高，对操作技能的依赖性高。当模具的形状较为复
杂时，特别是有复杂曲面加工时，模具的生产效率更低，很难
适应市场激烈竞争条件下产品生产小批量、多品种的发展趋势。
快速成形制造技 术不仅能适应各种生产 类型特别是单件小批量 的模具生产，而且能适 应各种复杂程度高的模 具制造。它既能制造塑 料模具，也能制造压铸 模等金属模具。因此快 速成形技术一问世，就 迅速应用于模具制造上。
的关键是技术是控制激光的
图16-1 分层实体制造法（法）示意图
1—扫描系统；2—光路系统；3—激光器； 4—加热棍；5—薄层材料；6—供料滚筒； 7—工作台；8—回收滚筒；9—制成件；
10—制成层；11—边角料
光强和切割速度，使它们达到最佳配合，以便保证良好的切口质量 和切割深度。
采用法制造实体时，激光只需扫描每个切片的轮廓而非整个切 片的面积，生产效率高，使用的材料广泛，成本较低。
2. 快速成形工艺方法简介
到目前为止，国内外已较为成熟
的的快速成形制造技术的具体工艺不
下30种，按照采用的材料及材料处理
方式的不同，可归纳为以下六类。
（1）分层实体制造法（ ，）
法是根据零件分层几何信息切割箔材、
纸片、塑料薄膜或复合材料等片材，
并将得到的连续层片材料粘接构成三 维实体的模型图，如图16-1所示。
16.1 模具的快速成形技术
1. 快速成形技术概述 快速成形（ ，简称）技术又称为快速原型制造（ ，简 称）技术，是２０世纪８０年代后期兴起并迅速发展起来的一种 基于材料堆积法加工的高新制造技术，堪称近２０年来制造技术 领域最重大发展之一。 ＲＰ技术利用计算机及ＣＡＤ软件对产品进行三维实体造型 设计或利用工业照射实体模型，得到数据文件，然后利用分层软 件对零件进行切片处理，得到一组平行的环切数据，之后利用激 光器产生激光，通过激光扫描，形成极薄的一层固化层，如此反 复，最终形成固态的产品原型。 技术综合机械工程、、数控技术、激光技术及材料科学等多 项技术，在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，自动、直 接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定结构和功能的零件 或原型，并可及时对产品设计进行快速反应，不断评估、现场修 改及功能试验，大大缩短产品的研发周期，以最快的速度响应市 场，从而提高企业的竟能能力。