树脂工艺品模具设计制造数字化研究

数字智库 (2) 4个月前

一、树脂工艺品模具概述
树脂工艺品模具的设计生产,对树脂工艺品行业来说至关重要。模具是树脂工艺品制作过程中最为关键的一步。树脂工艺品模具由各种零件构成,不同产品的模具由不同的零件构成。模具主要通过树脂材料物理状态的改变来实现产品外形的加工。模具对工业影响巨大,素有“工业之母”的称号。模具在树脂工艺品行业中影响更是巨大,模具的设计制造能力直接决定着树脂工艺品生产厂商能力。在20世界90年代中期3D打印技术出现,经过了数十年不断的发展完善。如今3D打印技术在模具制造、工业设计等领域大放异彩。合理运用三维数字建模与3D打印技术能让树脂工艺品行业有更广阔的发展空间。
二、传统树脂工艺品模具设计制造工艺分析
树脂工艺品的设计研发主要就是造型设计,而其造型设计的根本就在于模具设计。树脂工艺品开发分为顺向开发和逆向开发两大类,顺向开发和逆向开发是对产品设计过程的一种描述。目前树脂工艺品开发过程中最重要一步——塑形,依然由具有雕塑功底的造型工艺师手工制作完成。顺向开发通常需要经过:提出方案——手绘效果——泡沫模型——泥模制作——泥膜翻制——翻制树脂模——处理树脂模——最终模具,八大基本步骤才能完成一个产品模具的顺向研发。
逆向开发相对顺向开发而言较为简单,直接对需要的物品进行翻制得到模具即可。一般步骤为:处理母模——母模翻制——得到初始模具——翻制树脂模——处理树脂模——树脂模翻制——最终模具。但是逆向研发对被翻制物品要求较高 ,物品的材质、耐热性、表面光滑程度等客观条件对逆向开发影响巨大。一些文物、贵重物品、易损物品等不宜直接进行翻制。还是需要工艺师手工对照原件先泥塑再进行翻制。
传统树脂工艺品生产过程及产品存在以下几点不足:
2.1设计生产过度依赖人工。现在三维数字建模技术与3D打印技术已经相当成熟,其配套设备也已经趋近完备,已经可以满足对树脂工艺品模具设计加工的需求。目前中国树脂工艺品行业大多还处于作坊生产模式,对新技术的接纳吸收能力普遍较低,相关企业设计生产技术更新缓慢。开发过程中关键的造型设计严重依赖于造型手工艺师,于是出现造型工艺师一人难求,好的造型工艺师更是炙手可热的情况。手工制作公差较大、执行标准不统一,导致产品质量不稳定严重影响企业竞争力。
2.2产品研发周期长。目前树脂工艺品开发环节较为繁杂冗长,每多一个生产环节就意味着需要多消耗一些时间,多一个出现误差的节点。简化研发环节缩短研发周期有利于企业抓住市场先机,更早的投入市场,意味着企业能够抢占到更大的市场份额。合理的运用已有的三维数字建模和3D打印技术能够简化树脂工艺品模具研发步骤,缩短产品开发周期。
2.3综合技术薄弱,资源得不到充分利用。目前树脂工艺品研发制作工艺发展缓慢,缺乏综合素质较高的技术人员。大部分的从业人员对三维建模技术,3D打印技术等相关技术缺乏了解。生产工艺更新迭代速度缓慢。企业管理者不注重新兴技术的整合利用,安于现状缺乏技术研发积累。在产品方面主要采用模仿、跟随、改型等较低层次的产品创新方式。粗放式的生产驱动很难从技术上实现革新。
三、三维建模与3D打印技术对树脂工艺品行业模具的影响
使用电脑三维建模软件,将工程或产品的设计方案、正图、草图和技术性说明及其他技术图样所表达的形体,构造成可用于设计和后续处理工作所需的三维数字模型的过程就是三维数字建模。3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。把三维建模技术与3D打印技术结合起来运用到树脂工艺品的研发中能够简化研发环节、标准化产品规格、稳定产品品质、促进生产工艺更新迭代。更有利于促进产品在工艺技术上的相互协调与配合。随着生产协作越来越广泛,协作点遍布世界各地。
相对于传统模具设计生产方式,三维数字建模和3D打印技术有以下几点优势:
3.1具有高度柔性。三维数字建模辅以3D打印技术来设计树脂工艺品模具具有高度柔性。树脂工艺品的设计主要取决于造型的设计加工。它与传统设计加工方式不同,标准化数字化模型不需要通过人工泥模来修改模型,其直接通过电脑进行三维模型的建立。数字模型更有利于设计过程中模型修改、传输、储存、技术协同交流等。亦有利于单件、小批量产品的生产。从而节省了大量时间,工艺装备的费用及材料人力费用,大大缩短了设计周期,产品能更快速、高效地投向市场。
3.2加工精度更高、产品品质更稳定。使用SOLIDWORKS/PROE等软件进行数字建模精度可达0.0001MM,相较人工泥膜精度更是实现了质的飞跃。3D打印机是通过数字信号传递控制指令的,控制模块输出脉冲信号,步进电机和伺服电机则协同控制打印喷头移动信号当量。从而生产的模型品质稳定且精度较高,而人工塑模只能控制基本块面无法控制复杂曲面,因此其成形精度更高更加标准统一。
3.3逆向開发更加精准方便。使用三维扫描仪(3D scanner)来侦测并分析现实世界中产品的几何构造与外观数据,再进三维重建计算在虚拟世界中创建实际物体的数字模型;然后利用三维数字建模软件能够更加精准的复制、修补、缩放模型。同时使用3D扫描技术复制模型能够降低对一些文物、易损产品、贵重物品的损害,降低企业财物损失风险。合理整合利用其技术能够缩短研发周期,节约成本,提高产品质量,提高产品核心竞争力
3.4数字化实体建模更有利于设计师实现设计构想。三维数字模型的空间信息呈现更直接,多维度空间分析功能更加强大。空间信息的分析过程,往往是复杂、动态和抽象的,在数量繁多、关系复杂的。在空间信息面前二维数字模型的空间分析功能常具有一定的局限性,所以设计师大多需要制作泡沫模型进行方案论证和可行性分析。
四、总结
随着新相关技术的不断进步完善,树脂工艺品生产工艺也将不断进步。由此也可以看出,传统的生产方式已经不再适合现代化规模化智能生产的需要。优化生产方案是工厂顺利建设和正常运作的一项极为关键的组成部分,在确保且提升总体运作效率与工作效能方面,具备极为重要的推动作用。数字化智能化加工技术的更新换代是一条光明而曲折的路,在这条路上机遇与考验并存。企业需要结合自身实际不断推陈出新,勇敢面对挑战紧跟时代的步伐,开启树脂工艺品行业的新纪元。

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