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快速制造层压加工技术(下)

快速制造层压加工技术(下) 2011年12月10日 来源： 钢和铝工具

很多RT工艺不用钢和铝建造工具。典型的RT工艺使用环氧树脂、聚合材料或者其它耐用化合物比如烧结合金。认识到它们在RT中所起的作用后，它们可能因材料性能的局限性而不适合用于生产。耐用性、工具强度、精确度和温度控制可能会成为问题。涉及到耐用性、强度和精确度时，这些新的原型机工具能够模拟传统的钢和铝工具的性能。通常，如果考虑温度控制，它们的性能要比传统工具的性能好。这些工具的加工面可能要求额外的处理，是否需要这种处理由数量要求和腐蚀性材料决定。成品工具可以是CNC或者EDM机加工和焊接的或者采用传统技术进行粒化。

无尺寸限制

不象很多快速加工工艺，大工具尺寸不成为问题。该工艺是具有规模性，因此可以建造大工具。然而，目前设备限制把每一半工具的建造尺寸限定在大约1.5ft×4ft×7ft。到现在为止，所建造的最大工具尺寸为1.3ft×2.5ft×5ft(上部和下部模具尺寸结合起来)。

保形冷却

保形冷却被定义为在工具内建立冷却/加热结构的能力，它要么必须符合工具表面轮廓，要么因为部件的薄/厚部分可能决定最佳温度控制而与该轮廓有偏差。其目的一般是让部件均匀冷却或加热。保形冷却通过大幅度减少循环时间给模型加工提供了很多优势。除过明显的工件成本节约外，其它明确的优点包括工具、设备和地板空间的节约。

最近的研究表明，保形冷却可以把采用传统冷却工具所需的循环时间减少30%～60%。节约量在很大程度上依赖于几何图形。传统技术中的温度控制越是困难，采用保形冷却获得节约的机会越大。层压加工工艺很自然地导向在注射模具或者其它加工方法中采用保形冷却的道路上来。复杂的冷却结构用紫色表示。采用传统的钻孔水管，模具结构因为注射器销子定位要求的影响不能为自己找到一条有效的冷却方法。新工艺使用了浸入冷却法，这种方法能够非常有效地冷却工具。冷却工具的水从工具一侧的四个位置进入并在流经工具时受到阻挡，从工具另一侧的四个位置流出。随着几何图形的变化能够看到的板到板之间的梯级效果是层压加工的一个很自然的现象，这个现象既存在于内部，也存在于外部。在表面上这些梯级被消除了。但是，由这些梯级带来的湍流能够产生更加有效的冷却。如果与传统工具相比，这种工具的总体循环时间被减少了45%。

无需建立原型机

这是采用层压加工的又一个节约成本和时间的特征。这里，原型机工具重新组合以满足生产工具标准。给层压工具表面铺设一种硬工具钢合金。表面经过二次机加工后，原型机工具就变成了生产工具。如果存在这样作的机会，原型机保持不动，只是表面需要再次加工以便变成生产工具。应该指出的是，在很多情况下，使原型机工具能够用于生产的表面再加工可能不需要。根据所要生产的部件类型比如体积、表面要求、材料耐磨性等等，原型机层压工具可能本身可能足够对付生产。

总结

这种快速加工工艺有很多潜在的优点。用钢或铝制造工具的方式是以一种快速的并且成本效益显著的方式。高度自动化工艺创造了精确的加工，它可用于很多加工用途。一般情况下，它们的性能因为提高了的温度控制能力而优于传统工具。可以根据要求对它们粒化、焊接和抛光。这种工艺没有尺寸限制，只是现有的设备限制着加工的尺寸。

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蔡钧毅