机器人直接原型熔射快速制造金属模具技术.pdfVIP

第二届全国先进制造装备与机器人技术论文集 机器人直接原型熔射快速制造金属 模具技术 张海鸥 华中科技人学 ■要：由新产品设计迅速形成高效，低成本，优质的批量生产并抢占市场，快速制模(RT)尤其是 快速制造金属模具{RMT)尤为关键．本文介绍了RMT尤其是熔射快速制造盎属模具技术的研究现 状，提出了机器人直接原型熔射制造金属模具技术，介绍了该技术的研究进展及其在新车型开发和 模具行业中的应用前景． 关健词：机器人．直接愿型熔射、金属模具，汽车 l前言 近年来，随着更快、更低成本地开发新车裂等制造业的需求日益增加，可_}{j】：实际生产 的中人批量成形模具的快速制造技术受到极人关注。然而，目前的金属摸其尤其是人中型金 属模具的快速制造技术尚朱完全成熟，成为快速制模技术要进一步发展并取得更人经济效箍 需要解决的关键课题。 快速制造金属模具技术可分为由快速成形RP系统制作的快速原型或产晶原型复制模贝的 接制模方法，由产品复制模具的技术实际上在RP技术诞生之前就已出现。 2快速制造金属模具技术 金属模具尤其是耐磨、耐腐蚀的铁系合金的金属硬模，因其具有综台机械性能优趣，热 传导性和材料稳定性好等特点，其快速制造技术一直受到全球制造业的极大关注。目前比较 成熟的金属模具间接快速制造技术主要有铸造、电铸、熔射等方法。 铸造法摄早实现了与RP技术的结合。但因其自身固有的表面气孔、尺寸收缩火等软陷， 致使模具表面和尺寸精度不高，难以制造表面和尺寸精度要求高的注塑和压铸模具。L乜铸制 模法已刚于高级轿车仪表板模具制造。将快速原型和传统电铸技术相结台的有CEMCOM公司 的镀镍+陶瓷复合材料补强(NCC)-1：艺。其主要优点是复制精度高，可用于注塑、搪塑等 塑料模具、压铸模等模具型腔以及电火花成型电极的制造。但该方法存在制造周期长、成本 高，此外还需处理污染废液问题。 3熔射{翻造金属模具技术 为了解决电铸法存在的问题，并克服原有熔射法制造低熔点合金模具的局限性，英国牛 津大学与美国福特公司发表了采用电弧熔射制造汽车覆盖件冲压凸模，以取代原有数控机床 切削加工制模的SPRAYFORM工艺的研究结果。然而，该技术需要制作一个铝质原颦，然后 采用冷却凝固法．将金属和结合剂混合浆料浇注到箱体中，然后在—4J00C将其冷冻凝同。经 过去除水分、高温处理，增加强度。形成陶瓷型被熔射原型。采用机器人电弧熔射最佳路径 和冷却控制方式，使原型表面熔射钢壳厚达2cm，制模时间约为原有方法的l／5．但制模精度 第二届全国先进制造装备与机器人技术论文集 Ospray的金属雾化沉积I：序以外．原型制作等其他丁序与SPRAYFORM—r艺相似。 作者开发了以机器人、熔射、复合材料、铸造、分离等技术相结合的快速制造表面带天 然饰纹的不锈钢或碱化钨台金注塑模具的方法。在十五863项目的支持下，已成功地由快速 原型复制出具有上述合金表面的注塑模或金属薄扳成形模具，其基本I：艺见豳1的J：艺l。然 而，熔射原型需由RP原型经砗胶模两次复制获得，r序较多，成本增加、精度控制难度较人。 为此，作者开发了更快、更低成本的、采J_Ij机器人直接制造熔射原型，然后直接在原型表面 上熔射耐磨、耐腐蚀合金，复制金属模具的新技术。 图1金属硬模熔射制造新旧技术：l=艺比较 4机器人直接原型熔射快速制模技术 与现有国内外熔射制造金属模具技术相比．作者开发的新工艺如图1的工艺2所示，该 丁艺】 省去了工艺1所示的原有工艺中的1、2两道复制工序，直接制作熔射原型，从而显著地缩短 了制模周期、降低了成本。改善了制模精度．适用于新车型开发和旧车型改型换代时所需的 大中型覆盖件模具的快速、低成本制造。模具表面可使用各种不同硬度的合金，硬度可达 HRc63，尺寸精度优于现有的由快速原型复制模具技术。该技术已申请了中国和国际发明专利， 制造的模具和成形件见图2和圈3。 图2 摩拖车覆盖件模具和注塑产品 图3轿车覆盖件模具和产品 195 第二届全国先进制造装备与机器人技术论文集 5小结