【正文】 用RP技術(shù)快速制造出一種薄壁殼型，然后澆熔融的蠟制成實心模用來進行砂型鑄造生產(chǎn)出異型銅電極，最后用該電極對金屬坯料(通過仿形銑加工已初具形狀的模具)進行EDM加工，從而生產(chǎn)出難以用一般方法生產(chǎn)的高強度鋼模；④美Accelerated Technologies公司開發(fā)出Epoxy tooling、Spray metal tooling、Cast kirksite tooling、3DKeltoolTm、Laser Form ST100, Direct AIMS、Optomec和PrometalTm等快速制模方法；⑤另Albright Technologies Product Development Center等許多公司能提供不同的快速制模服務(wù)。在國內(nèi)，近年來一些高校和企業(yè)也紛紛展開了對快速制模技術(shù)的研究，西安交通大學研究了從原型到石墨電極的制備方法，并開發(fā)了石墨電極研磨機(GET500A)，還開展了陶瓷型精鑄，硅橡膠復型、簡易樹脂型腔及利用電鑄法直接制作金屬模具的研究；上海交通大學開發(fā)了基于RP原型的涂層轉(zhuǎn)移精密鑄造技術(shù)，并為汽車行業(yè)制造了多類模具；華中理工大學研究出一種原型復膜技術(shù)，快速制造鑄模，翻制出了鋁合金模具和鑄鐵模塊；清華大學正在開展大型陶瓷型技術(shù)、尺寸凝固模擬技術(shù)等研究；深圳殷華激光快速成形及模具技術(shù)有限公司引進了金屬冷噴涂制模機和快速石墨電極研磨機，開展了以原型為母模采用上述設(shè)備制作金屬模具的研究；北京隆源公司開展了快速鑄造技術(shù)的應(yīng)用研究，其RP服務(wù)中心己用幾種方法為企業(yè)制作了精密鑄模。鑒于快速制模技術(shù)在制造加工工業(yè)中所處的關(guān)鍵地位，國內(nèi)外都投入很大力量進行開發(fā)研究，(1)基于快速成形原理的直接制模法在表面及尺寸精度、機械性能等方面尚難以滿足高精度、耐久模具制造的要求，且成本高、尺寸規(guī)格受限制。采用低成本且適于精細加工及多種材料成形的成形能量，利用熔池效應(yīng)將是提高直接制模法的實用性、材料適應(yīng)性和表面精度的可能途徑。(2) 以快速原型和鑄造、熔射等技術(shù)相結(jié)合的間接制模法與直接法相比實用化方面占有優(yōu)勢，但因工序增加和受材料性質(zhì)及制造環(huán)境的影響，導致控制精度難度大。開發(fā)尺寸穩(wěn)定性好的制模材料，實現(xiàn)制模過程的短流程化和工作環(huán)境的安定化是提高模具精度的有效方法。(3)快速制模法適合我國國情，具有廣闊的應(yīng)用前景。與高速銑削加工相比在表面帶精細復雜形狀和放電加工難以省去的模具制造方面占有優(yōu)勢。要進一步提高快速制模技術(shù)，利用RP技術(shù)發(fā)展快速模具制造技術(shù)還存在以下主要問題需要解決或者說需要進一步提高。(1)表面質(zhì)量如何滿足模具的要求，否則無法承受如注射成型這樣的高壓。分層制造法不可避免會產(chǎn)生臺階，斜面時更嚴重，后處理是目前通用的作法。(2)尺寸精度如何滿足模具制造的要求，尤其是制造較大模具時，尺寸更不穩(wěn)定。(3)用作母模時的強度，耐熱和耐腐蝕性，形狀和尺寸的時效問題。(4) 塑料或樹脂類模具的導熱性很差，如環(huán)氧樹脂的導熱系數(shù)為21W/m2K，而鋼材的導熱系數(shù)為45W/m2K。導熱差雖然帶來了可用較低注射壓力的好處，但生產(chǎn)周期太長也必須考慮。(5) 多數(shù)所謂金屬模具都需要最后滲銅，這就造成這種金屬模具的使用溫度不可太高，可能超過500攝氏度就不行了。(6)使用壽命的進一步延長和使用成本的進一步降低。(7)目前所能制造的模具的體積都很小，怎樣制造大型模具。(8)受到不可缺少的后處理工序的限制，目前還不能制造具有很小細節(jié)特征的模具，尤其是具有內(nèi)凹形狀的模具。(9)目前快速成型方法所能成型的材料種類及其有限，需要開發(fā)新型材料?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對模具技術(shù)的要求越來越高。綜觀現(xiàn)代模具技術(shù)，正向如下的方向發(fā)展。1)高精度?，F(xiàn)代模具的精度要求比傳統(tǒng)的模具精度至少要高一個數(shù)量級。多工位進模、精沖模、甚至更高。2)壽命長?，F(xiàn)代模具的壽命比傳統(tǒng)模具的壽命高出510倍。如現(xiàn)代沖模具壽命一般均在500萬次以上，硬質(zhì)合金多工位進模的壽命可達2000060000萬次，注塑模4060萬件，壓鑄模45100萬件，而傳統(tǒng)模具的壽命一般只有它的1/101/50.3)高生產(chǎn)率。由于采用多工位進模、多能模、多腔注塑模和層疊注塑模等先進模具，可以極大地提高生產(chǎn)率，從而帶來顯著的經(jīng)濟效益。如用四工位的注塑模生產(chǎn)塑料汽水瓶，每小時可生產(chǎn)800件以上。4)結(jié)構(gòu)復雜。隨著社會需求的多樣化和個性化以及許多新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，不僅成本高，生產(chǎn)率低，而且很難保證模具的質(zhì)量要求。傳統(tǒng) 模 具 設(shè)計制造技術(shù)，根本不能滿足市場對模具的要求。因此，研制和開發(fā)新的模具設(shè)計、制造技術(shù)勢在必行，快速模具制造RT (Rapid Tooling)技術(shù)正是在這種形勢下被開發(fā)出來的，并在現(xiàn)代模具的生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。鑒于模具技術(shù)在制造業(yè)中所處的關(guān)鍵地位，快速制模尤其是快速制造金屬模具技術(shù)的開發(fā)研究受到高度關(guān)注，概括該技術(shù)面臨的發(fā)展趨勢有以下幾個特點。(1) 快速軟模及陶瓷等模具的使用范圍受到限制，壓鑄、注塑、沖壓等主導模具的金屬模具快速制造是RPamp。M技術(shù)努力的目標。(2)以快速原型等各種原型和鑄造、熔射等技術(shù)相結(jié)合的間接法與自:接法相比，間接法在實用化方面占優(yōu)勢，但因工序增加和受材料性質(zhì)及制造環(huán)境的影響，致使精度控制難度大。開發(fā)尺寸穩(wěn)性好的制模材料，減少制模工序，實現(xiàn)工作環(huán)境的安定化是提高間接法制模精度的關(guān)鍵。(3)基于堆積成形原理的直接制模法在表面及尺寸精度，綜合機械性能等方面尚難以滿足高精度、高表面質(zhì)量的耐久模具制造要求，且成本高，尺寸規(guī)格受限制。以低成本且適于精細加工及多種材料成形的堆積和去除成形技術(shù)的集成，將是提高直接制模法的實用性、材料適應(yīng)性和表面精度的有效方法。(4)快速制模法適合我國國情，具有廣闊的應(yīng)用前景。它與高速銑削加工相比，在表面帶精細復雜形狀和電火花加工難以省去的金屬模具制造方面占有優(yōu)勢。要進一步提高快速制模技術(shù)的競爭力，必須開發(fā)加工數(shù)據(jù)生成較數(shù)控加工數(shù)據(jù)生成更容易，并能獲得所需的尺寸及表面精度，且材料選擇范圍廣的直接快速制模新方法。4 三通管的快速原型與快速模具設(shè)計 Pro/E軟件的CAD/CAM特點及應(yīng)用簡介Pro/E是美國PTC公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM 軟件，自1988年問世以來，已成為全世界最普及的三維CAD/CAM 系統(tǒng)。該軟件先進的設(shè)計理念體現(xiàn)了機械設(shè)計自動化（MAD）系列軟件的最新發(fā)展方向，Pro/E是一套涵蓋了由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基本特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。它以尺寸驅(qū)動、特征建模、全參數(shù)設(shè)計、單一全關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實及多數(shù)據(jù)接口等優(yōu)點改變了傳統(tǒng)的設(shè)計觀念，使設(shè)計工作直觀化、高效化、精確化和系統(tǒng)化，成為目前機械CAD 領(lǐng)域的新標準。與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)僅提供繪圖工具不同，它已成為提供工業(yè)解決方案的有力工具。它已被廣泛應(yīng)用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、航空、航天、軍工、紡織、家電、玩具等行業(yè)。 Pro/E的主要特性一、全相關(guān)性 Pro/E是建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，所有模塊都是全相關(guān)，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管工作人員是哪一個部門的，只要其在產(chǎn)品開發(fā)過程中的某一處進行了修改，其修改都能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖樣以及制造數(shù)據(jù)，也可以前后反映在整個設(shè)計過程所有相關(guān)環(huán)節(jié)上。全相關(guān)性使得用戶在開發(fā)周期進行的任意一點修改，沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 同時這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整結(jié)合，使設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。二、基本特征的參數(shù)化造型 Pro/E使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易地進行修改。例如，設(shè)計特征有弧、圓角和倒角等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其他學科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征，通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性）就可以實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。三、數(shù)據(jù)管理 為了使產(chǎn)品迅速地投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于Pro/E獨特的全相關(guān)性功能，使數(shù)據(jù)管理變得很簡單。四、裝配管理 Pro/E為用戶提供了一些直觀的命令，如“嚙合”、“插入”和“對齊”等，可以很容易地把零件裝配起來。高級功能支持大型復雜裝配體的構(gòu)造和管理，并且這些裝配體中零件的數(shù)量不受任何限制。 五、易于使用 菜單以直觀的聯(lián)級方式出現(xiàn)，并提供了邏輯選項和預(yù)先選取等普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得學習和使用變的更容易。另外，還有基本實體模型、單一數(shù)據(jù)庫、行為建模技術(shù)、機構(gòu)設(shè)計技術(shù)、NC 加工、二次開發(fā)技術(shù)等特性。 Pro/E主要功能Pro/E可謂是個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了零件設(shè)計、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計、鑄造設(shè)計、造型設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理功能于一體，模塊眾多。一、參數(shù)化特征造型技術(shù)Pro/E作為參數(shù)化CAD/CAM軟件系統(tǒng)的代表。實現(xiàn)了產(chǎn)品零件從概念設(shè)計到制造全過程的一體化。提供了以參數(shù)化特征實體造型為基礎(chǔ)、部件間的關(guān)聯(lián)設(shè)計、共享數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)知識等技術(shù)；是集產(chǎn)品設(shè)計、分析和制造一體化的CAD/ CAE/CAM軟件平臺。它使產(chǎn)品在CAD/CAE/CAM各單元系統(tǒng)之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動傳遞與無縫轉(zhuǎn)換和集成。在CAE、。同時它保證產(chǎn)品、模具設(shè)計、。參數(shù)化特征造型被公認為是目前幾何造型的發(fā)展趨勢，Pro/E實體模型由一些工程特征組合而成，PRO/E 模塊提供了拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、過渡、孔、槽、扭曲、圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、自由變形、管道、變截面掃掠和掃描性過渡等眾多的特征和特征構(gòu)造方法，為用戶提供了設(shè)計非常復雜形狀曲面或?qū)嶓w模型的有力工具基于特征的參數(shù)化造型是將參數(shù)化造型的思想和特征造型的思想有機地結(jié)合到一起，用尺寸驅(qū)動或變量設(shè)計的方法定義特征并進行類似的操作，這樣就形成了參數(shù)化特征造型。由于特征全部用參數(shù)化定義，因此對形狀、尺寸、公差、表面粗糙度等均可隨時修改和更新，最終達到修改設(shè)計的目的。參數(shù)化方法使設(shè)計者在構(gòu)造幾何模型時可以集中于概念設(shè)計和整體設(shè)計，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設(shè)計效率?；谔卣鞯募夹g(shù)為設(shè)計者提供了符合人們思維習慣的設(shè)計環(huán)境，二者有機地結(jié)合起來進行實體造型將極大地提高設(shè)計效率。在Pro/E 的環(huán)境中，構(gòu)建實物實體的方法有很多。選擇一個有效的方法，使建立的特征少，且能有效生成實體；形成的特征有利于后續(xù)特征的建立和修改是非常重要的。所以在設(shè)計初，對零件的外型設(shè)計要有一個整體規(guī)劃，要清楚自己所做的零件的復雜程度，首先要確定整個零件的基準參考中心和參考面，使后面建立的特征（Feature）都是基于該基準建立的，這樣有利于后面特征修改（Modify）和再生成（Regenerate）；其次要確定模型（Model）的所有特征間構(gòu)建的大致先后順序，把一些小而非重要特征先做，對開始不太明確的、并且需要經(jīng)常改動變化的特征放到后面建立。這樣就可以在需要修改時改動局部就可以了，既節(jié)省了時間又省去了許多麻煩。二、PRO/E中二維工程圖與AutoCAD間的轉(zhuǎn)換Pro/E是功能強大的專業(yè)，CAD/CAM 軟件，應(yīng)用范圍很廣。AutoCAD 有完善的二維工程圖設(shè)計功能及對系統(tǒng)要求低等特點，因而得到廣泛的應(yīng)用。目前在工程實踐中，二維工程圖作為重要的技術(shù)文檔是必不可少的。雖然在Pro/E 中可以對工程圖進行尺寸、公差等的標注，但由于在Pro/E中是對實體作標注，轉(zhuǎn)成二維工程圖時往往不符合我國的制圖標準，因此應(yīng)當在AutoCAD中完成尺寸標注工作和添加標題欄、技術(shù)要求等內(nèi)容，即利用Pro/E的參數(shù)化造型技術(shù)，對零件直接進行三維模型設(shè)計；對零件設(shè)計修改，直至確定無誤后再將設(shè)計好的三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖，然后調(diào)入AutoCAD 中進行編輯，最后得到符合企業(yè)需要的、完善的工程圖。采用這種方法進行產(chǎn)品設(shè)計[6]。Pro/E生成三維模型，再將其轉(zhuǎn)換成二維工程圖，然后由AutoCAD輸出人們所熟悉的工程圖，可提高設(shè)計、繪圖和修改等工作的效率和質(zhì)量，并起到了取長補短的作用。另外，由于Pro/E對數(shù)據(jù)格式和圖像格式的識別能力，在Pro/E 中可以很容易地讀取AutoCAD的二維圖形作為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混成的草圖；同時AutoCAD 在我國的普及率很高，許多人對它都十分熟悉，而且很多企業(yè)早期的圖檔都是在AutoCAD中作的，因此可以使用已有的AutoCAD 二維圖形作為Pro/E三維造型時的草圖，進行三維轉(zhuǎn)換，也可以使用AutoCAD來為Pro/E繪制草圖，從而避免重復勞動和有效地利用已有資源。三、基于專家系統(tǒng)的模具設(shè)計利用Pro/；利用Pro/Mold Design ，Pro/Casting ,Pro/Die等基于專家系統(tǒng)的模具設(shè)計功能可快速完成分模及模具型腔、型芯的自動生成、標準模架零部件和組件的調(diào)用等。、注塑成形中的澆口、流道、凹凸模間隙設(shè)計、模具分型而的設(shè)計、零件厚度與拔模檢測等制造工藝經(jīng)驗進行了吸收和應(yīng)用。利用Pro/Plastic Advisor對模具的性能、模具結(jié)構(gòu)、注塑件在成形過程中溫度場的有限元傳熱分析和流道分析。Pro/Mold Design與Pro/Casting模塊在注塑、鑄造成形模具設(shè)計過程中提供了以下功能:(1)。(2)零件材料、幾何模型和模具設(shè)計相對應(yīng)的收縮間隙設(shè)計。(3)進行模具凸凹模分型而的設(shè)計。(4)模具凸凹模型芯、型腔、澆口流道的設(shè)計。(5)模具開模模擬以及拔模、干涉等檢測。(6)標準模架零部件、組件的調(diào)用及脫模機構(gòu)的設(shè)計。(7)模具的單型腔和多型腔設(shè)計。(8)產(chǎn)品、凸凹模型芯、型腔的相關(guān)性設(shè)計。(9)注塑模擬流動、傳熱及成形分析[8]。四、Pro/E的NC加工模塊在產(chǎn)品的數(shù)控加工編程方面，Pro/E軟件提供了功能強大