摘 要 本文介紹了應(yīng)用無模砂型快速制造技術(shù)開發(fā)復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品的方法，該技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、效率高、成本低等特點(diǎn)，為復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具的產(chǎn)品開發(fā)提供了一個(gè)嶄新的方向。

關(guān)鍵詞 無模砂型快速制造技術(shù)，復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具，新產(chǎn)品開發(fā)

1引言

經(jīng)過近20年的發(fā)展，我國已成為世界上最大的衛(wèi)生潔具生產(chǎn)大國，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品開始大量出口到國際市場，而且增長勢頭繼續(xù)看好，形勢十分喜人。2005年，衛(wèi)生潔具產(chǎn)量達(dá)1億件，其中出口達(dá)3700萬件，出口增幅30％左右，全年出口額達(dá)16億美金。在2006年乃至以后的幾年內(nèi)，面臨國際市場不斷變化的新需求，陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品開發(fā)將呈現(xiàn)出抗菌、豪華、品種多樣化、綜合功能要求高和色彩強(qiáng)烈等特點(diǎn)，但目前的傳統(tǒng)工藝開發(fā)新產(chǎn)品的過程，由于周期過長已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求，而快速成形技術(shù)的應(yīng)用將為陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品開發(fā)提供一個(gè)工藝的重大創(chuàng)新。

2復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品的開發(fā)

從圖1中可以看到，手工操作貫穿復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具產(chǎn)品的傳統(tǒng)開發(fā)過程，這就不可避免地會(huì)出現(xiàn)開發(fā)周期長、生產(chǎn)效率低、材料浪費(fèi)等問題；另外，傳統(tǒng)工藝對(duì)工人技能水平要求較高，而且勞動(dòng)強(qiáng)度也很大。

復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品開發(fā)的主要瓶頸是開發(fā)周期過長。一個(gè)新產(chǎn)品必須要沖水試驗(yàn)達(dá)到要求（沖水量<6L），才能定型生產(chǎn)。所以，能夠直接制作出可以進(jìn)行沖水試驗(yàn)的潔具原型是解決問題的關(guān)鍵。佛山市峰華自動(dòng)成形裝備有限公司利用無模快速制造設(shè)備作了大量的工作，并取得了實(shí)質(zhì)性的突破——研發(fā)出可沖水的數(shù)字化無模砂型快速制造潔具的技術(shù)和工藝。

圖2給出的是無模砂型快速制造工藝原理示意圖，從圖2可以看出其基本原理是：利用RP技術(shù)的離散/堆積成形原理，采用輪廓掃描、噴射、固化工藝，實(shí)現(xiàn)砂型的快速直接成形，故稱為無模砂型快速制造技術(shù)[1]。該技術(shù)大大縮短了制造時(shí)間，提高了潔具的尺寸精度，降低了制造成本，為快速成形技術(shù)開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

“無模砂型快速制造技術(shù)”是將CAD計(jì)算機(jī)繪圖、快速成形技術(shù)與傳統(tǒng)樹脂砂工藝有機(jī)結(jié)合而設(shè)計(jì)開發(fā)出的一種數(shù)字化制造的綜合技術(shù)。它利用快速成形技術(shù)的離散/堆積成形原理，進(jìn)行了工藝和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新而開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)與裝備[2]。針對(duì)復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品開發(fā)的瓶頸和難點(diǎn)，并且根據(jù)“無模砂型快速制造技術(shù)”的特點(diǎn)將研究分兩部分展開，從而使復(fù)雜陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品開發(fā)又快又好又省。具體方案如下：

（1） 根據(jù)三維模型制作衛(wèi)生潔具砂制原型進(jìn)行功能檢驗(yàn)

這個(gè)過程的主要目的是功能檢驗(yàn)，所有用砂制作的潔具原型必須能夠做沖水試驗(yàn)，這就要求砂型不但能夠防止?jié)B水，而且流道表面要很光滑，具體的流程如圖3所示。

采用這種工藝方法，三維模型完成后一周內(nèi)可以把復(fù)雜衛(wèi)生潔具的砂制原型做出來進(jìn)行功能檢驗(yàn)；如果效果不理想，可在計(jì)算機(jī)上修改三維模型，再過一周時(shí)間又可以做出新的原型進(jìn)行功能檢驗(yàn)，開發(fā)周期大大縮短，而且材料成本比傳統(tǒng)方法大大降低。

（2） 根據(jù)放尺后的三維模型制作砂制原胎模型并用來翻石膏試驗(yàn)工作模型

按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，原胎模型必須比實(shí)際產(chǎn)品的尺寸大11%～12%，這樣才能保證注漿燒成的產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求，具體細(xì)節(jié)的處理還需要長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。用PCM設(shè)備造型而成的砂型原胎模型形狀準(zhǔn)確，精度很高，有效地避免了人工操作帶來的種種缺陷，同時(shí)也大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

PCM設(shè)備是峰華公司和清華大學(xué)快速成形中心聯(lián)合開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)首創(chuàng)的一種快速成形設(shè)備，主要應(yīng)用于模具、鑄造等方面，在陶瓷衛(wèi)生潔具新產(chǎn)品開發(fā)上的應(yīng)用是一個(gè)新的拓展，將大大提高國內(nèi)陶瓷潔具行業(yè)的整體水平和競爭力。

由于砂型和石膏材料屬性完全不同，導(dǎo)致表面處理的工藝和方法有天壤之別。經(jīng)過不斷地摸索和實(shí)踐，目前已經(jīng)形成了成熟的后處理工藝技術(shù)，在打磨、提高砂制原胎模型的強(qiáng)度、表面光滑處理等各個(gè)環(huán)節(jié)采取了有效措施，保證了砂制原胎模型順利進(jìn)入下一環(huán)節(jié)——翻制試驗(yàn)石膏工作模型。

無模砂型快速制造技術(shù)制作復(fù)雜潔具新產(chǎn)品的流程圖如圖4所示。

石膏工作模型注漿燒成的樣品不但要再次驗(yàn)證沖水效果，而且需對(duì)樣品的美觀度、強(qiáng)度等方面作全面的評(píng)價(jià)，從而確定這個(gè)新產(chǎn)品是否達(dá)到市場要求，然后進(jìn)入批量生產(chǎn)。如果功能檢驗(yàn)效果不夠好，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)石膏試驗(yàn)工作模型進(jìn)行少量修改，再檢驗(yàn)，直至達(dá)到要求（沖水檢驗(yàn)已經(jīng)在第一步驟中通過，所以不會(huì)出現(xiàn)大問題）。這時(shí)，再翻樹脂模型進(jìn)行批量生產(chǎn)。

無模砂型快速制造工藝技術(shù)與傳統(tǒng)陶瓷衛(wèi)生潔具工藝技術(shù)的對(duì)比如表所示。

從表中可以看出，無模砂型快速制造工藝技術(shù)與傳統(tǒng)的陶瓷潔具生產(chǎn)工藝技術(shù)相比，存在眾多的優(yōu)越性，而且能夠迅速促進(jìn)三維設(shè)計(jì)在陶瓷行業(yè)的推廣及應(yīng)用，前景良好。

3結(jié) 束 語

無模砂型快速制造工藝技術(shù)可使給客戶提供樣品的時(shí)間大大縮短、對(duì)外接訂貨更容易。目前該技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了相關(guān)的發(fā)明專利。

參考文獻(xiàn)

1 楊偉東.快速原型技術(shù)-無模鑄型制造工藝[J].金屬工業(yè)，2005，4

2 石明寬，金 楓等.無模鑄型快速制造技術(shù)在我公司新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用.廣東省鑄造·壓鑄新技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2006，9