将电弧金属喷涂技术与快速原型制造(RPM)技术相结合，尝试一种新的简易板料拉延模具制造方法。实践表明此方法制模成本低、周

　　将电弧技术与快速原型制造(RPM)技术相结合，尝试一种新的简易板料拉延模具制造方法。实践表明此方法制模成本低、周期短，所制造的模具综合性能优于其它简易模具，如低熔点合金模、金属粉树脂模等，在自由曲面拉延模的制造中有很好的应用前景。

　　自由曲面拉延件在汽车车身中占有很大比例，这一类零件冲压工艺复杂，其模具制造周期长、成本高，一般要通过反复调试、修正才能满足要求。为了对付激烈的市场竞争，在新品开发或小批量试制时经常采用简易模具，如低熔点合金模、锌基合金模、金属粉树脂模等。这些模具具有制造周期短、成本低的优点，但它们也各有不足，如低熔点合金、锌基合金凝固收缩率较大（1%），制模时难于控制尺寸精度，前者还要大量用到我国稀缺的材料铋；金属粉树脂模硬度和耐磨性较差。

　　本文将电弧喷涂技术和RP&M技术相结合，寻求一种新的薄板自由曲面拉延模快速制造方法。近十几年，电弧喷涂技术在塑料成形模具制造中得到应用，但有关其在板料成形模具制造中的应用少有报道，本文在这方面作了一些探索性的工作。结果表明此方法效率高、成本低，模具表面硬度高于低熔点合金模和金属粉树脂模，有很好的应用前景。

　　70年代，美国TAFA公司推出新的电弧金属喷涂设备，率先实现了电弧金属喷涂在模具制造中的应用[1]。目前，国内有多家公司和研究所生产电弧喷涂设备和喷涂用丝材，市场提供的丝材品种有铝、锌、铜、不锈钢、超低碳不锈钢、铝青铜、巴氏合金、复合材料等[2]。

　　电弧喷涂的基本原理是以两根分别接直流电源正负极的金属丝（2～3mm）作自耗性电极，利用其端部产生的电弧将自身熔化；处于电弧点正后方的喷嘴射出高速、高压空气使熔化的金属脱离且雾化成微粒，以极高速度撞击基体表面，扁平化，形成光滑、致密、低气孔率的金属涂层。电弧喷涂工艺参数主要有：电压、电流、雾化气压、送丝速度、喷枪移动速度和喷涂距离等。

　　电弧喷涂的主要优点有[3]：（1）涂层性能优异，颗粒变形充分，孔隙率低，涂层致密。（2）喷涂时工件受热轻微，基材不变形，涂层应力小。（3）喷涂效率高。(4)节约能源，能源利用率可达60%～90%。(5)安全可靠，操作灵活。

　　可用以电弧喷涂的材料很多，但由于高熔点合金收缩应力太大容易开裂，故目前用于模具制造的多是锌、铝及其合金。电弧喷涂制模的一般步骤如图1所示：

　　(2)成本低，在新品开发或小批量生产时，制造成本仅是用机床生产的1/10、铝铸造法生产的1/2[1]，且工艺简单，易于掌握，不需要价格昂贵、复杂的机加工设备。

　　(3)与非金属材料模具，如金属粉树脂模相比，模具的表面硬度、耐磨性、光洁度等性能有较大的提高。

　　(4)复型性好，适用于各种原型材料，如金属、木材、蜡或环氧树脂；制模精度高，无热扭曲或热收缩问题，喷涂时原型表面温度一般不超过66℃[1]。

　　电弧金属喷涂制模需要首先获得零件原型。以前，对于自由曲面的板料冲压件，原型的制备和修改比较困难。今天，日趋成熟的RP技术为此提供了快捷方便的解决途径。

　　快速原型制造(RPM-RapidPrototypingManufacturing)是80年代末美国3D公司首先开发的全新概念制造技术[4]，90年代初我国开始启动这方面的研发工作，目前清华大学的LOM、FDM，西安交通大学的SLA，华中理工大学的LOM，南京航空航天大学、北京隆源公司的SLS等RP设备均已投入市场或提供服务[5]。

　　(1)快速性：通过STL文件可与几乎所有的CAD造型系统无缝连接，从ＣＡＤ模型到完成原型制作通常只需几到几十小时，可实现产品开发的快速闭环反馈。

　　(2)高度柔性：RP制作过程本质上是信息传递和转换过程，它无需工夹具，无须生产准备，零件的设计和修改只涉及其CAD模型。

　　(3)成型零件无复杂性工艺限制：以重复的简单二维操作成型复杂的三维零件，可以实现高度自动化和程序化，特别适合于成型形状复杂、传统方法难以制造甚至无法制造的零件。

　　(4)高度集成化：CAD数据转换成STL格式后，即可开始RP制作，同传统的数控加工方法相比，克服了CAD/CAM集成时CAPP这一瓶颈问题。

　　选取Audi车门的1∶5原型为实践对象，采用电弧喷涂技术制造其冲压模具并实际冲压，考察工艺的可行性和冲压质量。

　　汽车车门属于3D自由曲面造。