依靠科技进步促进制造业发展高级论坛论文｛［编模具制造中的特种加工技术——快速原型技术及其在模具中的应用王至尧单忠德摘要：论述了快速原型技术的最新进展及其在快速模具中的应用，快速原型技术已经广泛应用于模具制造。基于快速原型的快速模具制造技术主要有２０多种，目前商品化的制模技术主要为间接制造工艺。ｃＡＤ直接驱动制造金属模具是快速原型向快速制造技术发展的她姿姐髓原舆速关键词：快速原型Ｆ陕速中图分类号：ＴＧ７６快速原型技术（ｒ８ｐｉｄｐｒｏｔｏ‘ｙｐｉ“ｇ，ＲＰ），是指通过特殊加工工艺实现的一种设计的物理模型。ＲＰ系统依据３维ｃＡＤ模型数据、ｃＴ和ＭＲＩ扫描数据和由３维实物数字化系统创建的数据，通过各种使能方法，把液体、粉末或薄片等形态的材料堆积起来制造物理实物…。ＲＰ技术是ｃＡＤ模型直接驱动的任意复杂３维实体的制造方法。自１９８７年问世以来，在制造业引起一场革命，已经应用到机械、电子、汽车、航空、航天等领域。从使能的角度分析．ＲＰ系统可以分为两大类：①基于激光技术，如激光立体光刻（ｓＬ）、分层实体制造（ＬＯＭ或ｓｓＭ）、激光选区烧结（ｓＬｓ）与形状沉积制造（ｓＤＭ）等。②基于微滴喷射技术，如熔融沉积制造（ＦＤＭ或ＭＥＭ）、３维印刷（３Ｄ—Ｐ、ＭＪＭ）、多相喷射沉积（ＭＪＤ）、冲击微粒制造（ＢＰＭ）与实体磨削固化（ｓｃｃ）等【２Ｊ。ｌ快速原型技术新进展白美国３Ｄｓｖｓｔｅｍｓ创始人ｃａｌｌｒｌｅｓＨｕｕ于１９８４年设计了世界上第一台基于离散／堆积原理的ＲＰ装置起至今已有１８年。ＲＰ技术已从获得原型朝着获得最终零件／模具的快速制造（ｒａｐｉｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＲＭ）方向发展，从而可以实现产品的批量定制。为适应这一制造需要，ＲＰ设备由通用型向概念型、生产型和专用型发展，ＲＰ材料向最终零件／模具的材料方向发展，ＲＰ成形速度不断提高。１．１ＲＰ设备由通用型向概念型、生产型和专用型发展Ｌ３－４１１．１．１概念型ＲＰ设备?１６２?造；特种加工Ａ概念型ＲＰ设备是指利用ＲＰ工艺制造用于产品设计、测试或装配等的原型，而不生产最终产品的设备。目前世界上已经开发的概念型设备见表１和图１。表ｌ概念型ＲＰ设备的主要机型单位名称设备型号成形工艺典型特点外形Ｚ４００３Ｄ—Ｐ单色机．１２８个喷图ｌａＺ—Ｃｏｒｐ嘴１６００个喷嘴．６０ｃｚ４０６３Ｄ—Ｐ图１｝】万种颜色Ｉｎｋ—Ｊｅｔ、１５３６个喷头，厚度ｏｑｅｔ０ｕａｄｒ图ｈＳＬ，Ｊ、至００２ｍｍ玎切塑料薄膜，胡Ｓ曲ｄｉｍ衄ｉｏｎ３Ｄ３００ｃＬＯＭ图ｌｄ器重量轻；５０个喷墙阵列甜３ＤＳｖｓｔ—Ｔｈｅｒｍｑｅｔ３Ｄ—Ｐ围ｌｒ县喷蜡。精度高Ｓｈｍ—ＰｒｏｄｉｇｙＦＤＭ双丝盘、变层厚图ｌ『Ｇｅｍ缸ｉ一ＦＤＭ双喷头图ｌＥ３００清华大学ＭＥＭ一单色、单喷头。．办ＦＤＭ图１ｈ２∞Ｄ公设备（ａ）ｚ４００（ｂ）ｚ４０６（ｃ）Ｏｕａｄｒａ（ｄ）３Ｄ３００ｃ（ｅ）Ｔｈｅｒｍｏｊｅｔ（ｆ）Ｐｒ砌ｇｙ（ｇ）Ｇｅｍｉｎｉ一３００（ｂ）ＭＥＭ一２００Ｄ图１典型概念型ＲＰ设备王至尧等：模具制造中的特种加工技术概念型ＲＰ设备主要特征是成形速度快、体积小（桌面办公设备）、价格便宜、运行成本低、操作与维护简单、噪声低、污染少，对环境无特别要求，适于办公室环境。所成形的零件主要用于产品的各种功能校验如结构、装配和色彩等外观设汁校验。美国ｓｔｒａＩａｓｖｓ公司和ｓａｎｄｅｒｓＰｒｏ－ｔｏｔｖＤｅ公司推出了各具特色的桌面系统。据报道它进入市场仅几个月销量就急剧上升，已湿示出桌面制造系统巨大的市场潜力。因此如何开发成本低、效率高的快速成形没备仍然是ＲＰ技术研究的重点之一。１．１．２生产型ＲＰ设备生产型ＲＰ设备是指成形的零件／模具可以直接用于产品制造的设备。该设备的特点是设备和材料的价格高、材料性能要求高、速度快，精度需要满足零件要求。典型生产型ＲＰ设备见图２。而一７０００（ｂ）Ｔｉｌ铀（ｃ）ＡＢｓ零件（ｄ）ＥｏｓＩＮＴＰ７００（ｅ）ＥＯｓＩＮＴＭ２５０（ｆ）油箱壳体（ｇ）ｖ幽。轿车齿轮图２典型生产型ＲＰ设备及产品典型代表是３Ｄｓｖｓｔｅｍｓ的基于ｓＬ工艺的ＲＰ设备，采用新型光固化树脂，如ｓＬＡ一７０００（见图２ａ）成形的零件强度高，可制造风扇，直接用于风洞试验；ｓｔｒａｔ∞ｖｓ的基于ＦＤＭ工艺的Ｔｉｔａｎ