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快速制造在摩托车新产品设计试制中的应用

2017/2/27    来源:互联网    作者:刘帮全      
关键字:快速制造  设计试制  摩托车  
介绍在机械制造业新产品设计试制中快速制造的种类和应用;重点叙述在摩托车新产品设计试制中围绕各开发阶段的目的,选择快速制造工艺的要素以及典型案例,从而为新产品设计试制工程师在选择快速制造工艺方面提供一些见解和启发。

    引言

    快速将多样化的新产品推向市场是企业把握市场先机而求生存和发展的重要保障,而准确选择快速制造工艺是新产品设计试制的关键;3D打印和激光烧结等各种RP技术在计算机控制下,迅速将CAD数字模型变为零件的物理模型,因此CAD→RP原型→评价→CAD修改已逐渐成为快速制造的新模式[1-3]。但是仅仅靠这种新模式在国内推广应用还满足不了目前各行业的新品试制需求;还需考虑不同的零件,不同的验证目的,不同的开发阶段等等因素,结合传统的制造工艺,方可达到新品开发设计试制的目的。

    1 快速制造在新品开发设计试制中的应用

    1.1 快速制造和设计试制概念

    快速制造是为了适应市场竞争需要在企业的新产品快速开发中产生的,它是运用快速成型、CNC加工、快速模具成型和快速切割工艺的一种快速响应的制造方案。

    设计试制(简称“设试”)是新产品开发中设计方案和设计图纸验证的一个样件制造过程,通过设计试制样件制作和装配过程可进行产品的设计评估与审核,以及产品的试验。

    1.2 几种快速制造工艺和应用简介

    在新产品设计试制中国内常见的快速制造工艺有以下几种:

    1)快速成型

    快速成型是一种基于材料离散堆积成形的快速制造技术,即通常说的3D打印技术。工艺过程无需专用工装和模具,工艺规划步骤简单。总的来说,制造速度比传统方法快得多。通常快速原型的制作工艺有液态激光固化(SLA),粉末(非金属和金属)激光烧结(SLS 和SLM),塑料熔融挤出(FDM)的成型工艺。用此工艺制作原型不仅可供设计人员作为新产品结构评审,而且广泛使用SLA 制作硅胶模复制原型,使用SLS、SLM 和FDM 直接制作用于功能和性能测试的零部件;另外,通过快速原型消失模可间接获得复杂的铸件。其次,也可通过快速原型翻制快速模具。

    2)CNC加工

    CNC(Computerized Numerical Control)加工工艺是一种用数控加工设备快速加工出各种零件的设计试制工艺,即通常说的手板加工。它是国内目前新品开发中应用最广泛和最廉价的一种快速制造工艺。用此工艺可加工金属和非金属手板,依据零件的复杂程度和用途,能整体加工和拆件加工后粘结(或焊接)成形。因为成本原因,对用于结构和外观评审的单件试制,国内仍广泛使用CNC加工来代替快速成型制造原型。而且使用四轴以上加工中心可完成单件或小批毛坯的精加工,既省去工装设计和加工成本,又缩短了试作周期。

    3)快速模具成型

    快速模具成型是以利用原型为基础的一种快速制造工艺,以快速原型作为模具制作的实体模型(或母模),结合精铸、金属喷涂、电镀及电极研磨等技术可以快速制造出模具,其制造周期一般为传统的数控切削方法的1/5~1/10,而成本却仅为其1/3~1/5。依据模具材料、RP 原型的材料、模具的精度要求和寿命,常用的几种快速模具简述如下:

    a)快速硅胶模

    小批量制作塑料(橡胶)样件可通过制作快速原型,采用硅胶模或结合玻璃钢树脂在真空条件下灌注复制;由于硅橡胶良好的柔性和弹性较适合结构复杂的零件,20件的制作生产周期最短为7d左右。家电、摩托车和汽车生产和研发单位广泛使用此工艺制作塑料样件。因材料为类塑料件(多组份液体合成),它仅作为装配结构和外观评审,不能作为工艺和性能验证方案,且一套纯硅胶模具寿命最多只能复制18件左右。

    b)低熔点合金模

    寿命要求在3000件以下的注塑模和薄板成型冲压模可采用低熔点金属喷涂(或浇注)模,该工艺方法简单,型腔表面CNC加工量少。喷涂模需充填背衬复合材料,浇注模可以重新熔化回用,对大型模具可降低材料成本。其制作周期为7~14d,成本为CNC加工钢模的1/3~1/5。汽车生产和研发单位广泛使用此工艺制作塑料和薄板拉伸冲压样件。

    c)快速树脂模

    在试制数量较低和结构简单的冲压和注塑件,可用环氧树脂(或加玻璃纤维)浇注模来代替低熔点合金模来试制;用环氧树脂也可制作翻砂铸造模,也可制作在低压条件下灌注所使用的复制塑料模,或手工复制玻璃钢零件。与低熔点合金模的不同之处是树脂不可回用,相同之处为工艺方法简单,加工成本低和周期短。

责任编辑:郝秋红
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