基于快速成形技术的汽车覆盖件金属模具制造

1、 基于RP技术的金属模具制造技术

　　基于RP技术的大型汽车覆盖件金属模具制造技术的实质是用先进的精密热加工代替冷加工，大型快速原型制造系统本身也是一种复杂的NC加工设备，它的出现大大改变了模具制造的现状。该技术将NC加工技术从冷加工转移到热加工，以获得精密的“毛坯”即模具，这个概念是现代加工技术发展的趋势。先进制造技术发展的事实证明精密热加工使得“毛坯”精化，甚至制造出精密的零件，从而减少了对冷加工的技术要求，提高了生产效率，降低了成本，具体工艺路线见图1。

图1　基于RP技术的大型汽车覆盖件

金属模具制造工艺

2、关键技术研究

2.1　快速成形技术

　　RP技术是先进制造技术的重要组成部分，是综合了计算机、数控、激光、新材料和CAD/CAM等新技术而形成的一种基于离散/堆积成形原理的直接从CAD三维模型设计到实际原型/零件加工的全新制造方法，是当代制造领域的前沿技术^［2］。

　　RP技术的基本原理是离散/堆积成形原理，三维形体在离散过程中被沿1至3个方向分解，生成形体的各个截面、截线和截点，称之为离散面、离散线和离散点，将这些离散体(面、线和点)转换成实体，并将它们依照原先的顺序堆积还原成三维形体的实体形状。

　　RP技术的特点是通过离散获得材料堆积的路径、顺序和方式，在数控系统控制下将材料逐层“迭加”起来形成三维实体，实现数字化成形，其成形过程见图2：三维CAD电子模型被沿Z向离散，生成一系列二维层面数据，再将分层后的数据进行处理，加入加工参数，生成数控代码，数控系统以平面加工方式顺序加工出每个层片并使它们堆积、粘接成形，构成三维物理实体。

图2　RP技术成形工艺

2.2　RP原型制作及设备

　　在众多的RP工艺中，以LOM工艺最为适于制作实心块体原型，为汽车大型覆盖件模具首选RP工艺。超大型的LOM-1600分层实体制造系统是本技术的关键设备，目前我们已经完成设计、制造，并进入最后调试^［3］。该系统是基于并行工程的设计思想而实现的，其成形空间为1600mm×800mm×700mm。采用双激光并行数控系统，将原型分成两个部分同时加工，提高了成形速度，自行研制的控制电路，其功率0～40W随切割速度实时匹配，关键零部件采用世界名牌产品：如数控系统采用美国Park公司产品；伺服电机及其驱动器采用日本三菱公司产品；丝杠和导轨采用日本THK公司产品；温控系统采用英国West公司产品。