快速成形與快速制造技術(shù)課件-21

1、3-1 3-1 概述概述 采用模具生產(chǎn)零件具有效率高、質(zhì)量好、節(jié)約能源、原材采用模具生產(chǎn)零件具有效率高、質(zhì)量好、節(jié)約能源、原材料、成本低等一系列優(yōu)點，集中體現(xiàn)了現(xiàn)代先進制造技術(shù)實現(xiàn)料、成本低等一系列優(yōu)點，集中體現(xiàn)了現(xiàn)代先進制造技術(shù)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔生產(chǎn)的思想，已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔生產(chǎn)的思想，已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。重要手段。汽車、家電、儀器儀表和電子通訊等產(chǎn)品中，汽車、家電、儀器儀表和電子通訊等產(chǎn)品中，60609090的零部件都要依靠模具成形。的零部件都要依靠模具成形。 傳統(tǒng)的模具設計與制造過程復雜、耗時長、費用高，往往傳統(tǒng)的模具設計與制造過程復雜、耗時長、

2、費用高，往往成為產(chǎn)品設計制造的瓶頸。要設計制造出一副適用的模具，往成為產(chǎn)品設計制造的瓶頸。要設計制造出一副適用的模具，往往需要經(jīng)過設計、制造、試模、修模的多次反復，致使模具制往需要經(jīng)過設計、制造、試模、修模的多次反復，致使模具制造周期長、成本高、甚至可能造成模具報廢，難以適應快速響造周期長、成本高、甚至可能造成模具報廢，難以適應快速響應市場的需求。應市場的需求。一、模具制造技術(shù)一、模具制造技術(shù)沖壓模沖壓模（板材沖壓成形） 普通沖裁模級進模復合模精沖模拉深模彎曲模成形模切斷模其它沖壓模塑料模塑料模熱塑性塑料注射模熱固性塑料注射模熱固性塑料壓塑模擠塑模吹塑模真空吸塑模其它塑料模鍛造模鍛造模熱鍛模冷

3、鍛模金屬擠壓模切邊模其它鍛造模鑄造模鑄造模壓力鑄造模低壓鑄造模失蠟鑄造模翻砂金屬模橡膠膜橡膠膜 橡膠注射成型模橡膠壓膠成型模橡膠擠膠成型模橡膠澆注成型模橡膠封裝成型模其它橡膠模拉絲模拉絲模熱拉絲模冷拉絲模無機材料成型模無機材料成型模玻璃成型模陶瓷成型模水泥成型模其它無機材料成型模玻璃玻璃模具模具鑄造鑄鐵模具鑄造不銹鋼模具其它模具其它模具食品成型模具包裝材料模具復合材料模具合成纖維模具其它類未包括的模具二、傳統(tǒng)模具分類：二、傳統(tǒng)模具分類：沖壓是什么沖壓是什么? ? 沖孔沖孔 環(huán)顧四周，您就會發(fā)現(xiàn)我們的身邊有著為數(shù)眾多的沖壓環(huán)顧四周，您就會發(fā)現(xiàn)我們的身邊有著為數(shù)眾多的沖壓加工的產(chǎn)品。加工的產(chǎn)品。

4、沖壓機械是通過裝載沖壓模具沖壓機械是通過裝載沖壓模具( (以下稱模具以下稱模具) )后進行沖壓加后進行沖壓加工的。模具由一對刀具工的。模具由一對刀具( (工具工具) )組成。如果您聯(lián)想一下剪刀就不組成。如果您聯(lián)想一下剪刀就不難理解了。首先將一片刀具裝在沖頭上，另一片刀具固定在墊難理解了。首先將一片刀具裝在沖頭上，另一片刀具固定在墊枕部上。枕部上。 將鐵板放在刀具與刀具之間，沖頭下降時鐵板就會將鐵板放在刀具與刀具之間，沖頭下降時鐵板就會被切斷。這一對刀具就是模具。被切斷。這一對刀具就是模具。 沖壓模具沖壓模具( (沖壓加工沖壓加工) )實例實例-之之1 1 剪斷加工剪斷加工 ( (切斷鐵板切斷鐵

5、板完全分離完全分離) ) 3 3）切開，去掉一部分）切開，去掉一部分 2 2）外形切割）外形切割( (外切割外切割) )、側(cè)面切割，呈開放型曲線的完全分離、側(cè)面切割，呈開放型曲線的完全分離 1 1）打眼兒）打眼兒( (穿孔穿孔) )，打洞，打洞沖孔沖孔 4 4）切斷）切斷( (剪切剪切) )，完全分離，完全分離 。沖壓模具沖壓模具( (沖壓加工沖壓加工) )實例實例-之之2 2 彎曲模彎曲模除彎成除彎成V V字型的字型的V V彎曲之外，還有彎曲之外，還有L L字彎曲、臺階字彎曲、臺階狀的狀的Z Z字彎曲、字彎曲、N N字彎曲、帽型彎曲等；彎成筒型的卷邊加字彎曲、帽型彎曲等；彎成筒型的卷邊加工工

6、( (蝶板彎曲蝶板彎曲) )、圓型彎曲、圓型彎曲 、扭轉(zhuǎn)彎曲等。、扭轉(zhuǎn)彎曲等。沖壓模具沖壓模具( (沖壓加工沖壓加工) )其它案例其它案例 加工成有底的容器狀加工成有底的容器狀 ，一邊抻拉素材一邊施加力量，一邊抻拉素材一邊施加力量，制成符合穿孔器和沖模形狀制成符合穿孔器和沖模形狀的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。 沖壓模具還能進行許多種加工、這里只介紹上述加工的幾沖壓模具還能進行許多種加工、這里只介紹上述加工的幾種應用及組合。種應用及組合。 半穿孔、凸出、打通、切彎、壓癟、打鋼印、半穿孔、凸出、打通、切彎、壓癟、打鋼印、修邊、細沖切等修邊、細沖切等 沖壓模具沖壓模具圖圖1 裝配好的金屬電弧噴涂模具裝配好的金屬電

7、弧噴涂模具凸模凹模壓邊圈切掉壓邊面前后沖壓樣件形狀切掉壓邊面前后沖壓樣件形狀塑料加工模具：塑料加工模具：按塑料的類型可分按塑料的類型可分熱固性塑料壓模和熱塑性塑料注射模兩大類。熱固性塑料壓模和熱塑性塑料注射模兩大類。 吉利摩托車零件吉利摩托車零件CAD模型模型1、注射模：、注射模： 塑料在注射機上裝有螺桿攪拌的料筒內(nèi)受熱進行塑化，達塑料在注射機上裝有螺桿攪拌的料筒內(nèi)受熱進行塑化，達到半熔融狀態(tài)時，在壓力作用下熔料通過模具的注射系統(tǒng)進到半熔融狀態(tài)時，在壓力作用下熔料通過模具的注射系統(tǒng)進入到有一定溫度的型腔內(nèi)固化成塑料制品。工藝成型周期短，入到有一定溫度的型腔內(nèi)固化成塑料制品。工藝成型周期短，生產(chǎn)

8、效率高，這種模具在熱固性塑料注射機上使用。生產(chǎn)效率高，這種模具在熱固性塑料注射機上使用。2、吹塑模、吹塑模： （各種塑料瓶、塑料桶等各種塑料瓶、塑料桶等）3、吸塑模：、吸塑模： （各種塑料杯等各種塑料杯等）精密鑄造（消失模鑄造）精密鑄造（消失模鑄造）美國齒輪箱體泡沫美國齒輪箱體泡沫美國齒輪箱體鑄件美國齒輪箱體鑄件目前，我國制造企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)速度與國外有巨大差距目前，我國制造企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)速度與國外有巨大差距: : 1) 1) 國外機電產(chǎn)品開發(fā)周期一般為國外機電產(chǎn)品開發(fā)周期一般為3 36 6個月，而我國機電產(chǎn)品開個月，而我國機電產(chǎn)品開發(fā)周期為發(fā)周期為2424個月個月; ;2) 2) 一款新型汽車開發(fā)

9、周期為一款新型汽車開發(fā)周期為19192424個月，我們汽車開發(fā)周期一個月，我們汽車開發(fā)周期一般為般為3-53-5年；年；3 3）波音）波音777777使用數(shù)字化技術(shù)使開發(fā)周期縮短了使用數(shù)字化技術(shù)使開發(fā)周期縮短了5555個月；而我們個月；而我們的飛豹飛機設計用了的飛豹飛機設計用了1010年，開發(fā)與定型又用了年，開發(fā)與定型又用了1010年。年。 面向新產(chǎn)品開發(fā)的模具快速制造集成系統(tǒng)以面向新產(chǎn)品開發(fā)的模具快速制造集成系統(tǒng)以RPRP技術(shù)為中心，技術(shù)為中心，前端前端CAD/RECAD/RE和和RPRP組成產(chǎn)品快速設計和評價組合，后端組成產(chǎn)品快速設計和評價組合，后端RPRP、RTRT技技術(shù)組成模具快速制造

10、組合。術(shù)組成模具快速制造組合。 傳統(tǒng)的模具制造過程基本上以機械加工為主，往往模具傳統(tǒng)的模具制造過程基本上以機械加工為主，往往模具型面復雜時，生產(chǎn)率很低，甚至無法制造。根本無法適應在激型面復雜時，生產(chǎn)率很低，甚至無法制造。根本無法適應在激烈的市場競爭條件下，要求產(chǎn)品小批量、多品種、換代快的發(fā)烈的市場競爭條件下，要求產(chǎn)品小批量、多品種、換代快的發(fā)展趨勢。展趨勢。 快速模具可以分為兩大類：快速模具可以分為兩大類： 原型的快速設計和自動制造也保證了工具的快速制造。原型的快速設計和自動制造也保證了工具的快速制造。無需數(shù)控銑削，無需電火花加工，無需任何專用工裝和工具，無需數(shù)控銑削，無需電火花加工，無需任何

11、專用工裝和工具，直接根據(jù)原形而將復雜的工具和型腔制造出來是當今直接根據(jù)原形而將復雜的工具和型腔制造出來是當今 Rapid Tooling Rapid Tooling 的最大優(yōu)勢。一般來說，采用的最大優(yōu)勢。一般來說，采用RPRP技術(shù)模具技術(shù)模具制造時間和成本均為傳統(tǒng)技術(shù)的制造時間和成本均為傳統(tǒng)技術(shù)的1/31/31/51/5。3-2 3-2 快速模具制造技術(shù)概念與分類快速模具制造技術(shù)概念與分類1 1）直接模具制造）直接模具制造 2 2）間接模具制造）間接模具制造 目前，已有目前，已有2020多種工藝在工業(yè)生產(chǎn)實際中得到多種工藝在工業(yè)生產(chǎn)實際中得到應用應用, ,正在接受市場的考驗。正在接受市場的考驗

12、。 應用快速成形方法快速制作模具的技術(shù)應用快速成形方法快速制作模具的技術(shù) 稱為快速模具技術(shù)稱為快速模具技術(shù) （RT-Rapid ToolingRT-Rapid Tooling）一、一、 直接制造非金屬模具（軟模）直接制造非金屬模具（軟模）3-3 3-3 直接制模技術(shù)直接制模技術(shù)1 1、利用、利用LOMLOM工藝制造木模工藝制造木模 LOM紙制模具，堅如硬木，并耐紙制模具，堅如硬木，并耐200200C C高溫，經(jīng)過表面高溫，經(jīng)過表面打磨后，可做低熔點合金模具，或樣件試制用的注塑模打磨后，可做低熔點合金模具，或樣件試制用的注塑模(200-(200-250250C)C)、精密鑄造用的蠟模成型模、還可

13、以代替砂型鑄造用、精密鑄造用的蠟模成型模、還可以代替砂型鑄造用的木模。的木模。2 2、利用、利用SLSL工藝制造樹脂模工藝制造樹脂模 利用利用SLSL工藝制造樹脂模強工藝制造樹脂模強度和韌性較好，可做小批量塑度和韌性較好，可做小批量塑料件制造的注塑模具。料件制造的注塑模具。3 3、利用、利用SLSSLS工藝制造樹脂模工藝制造樹脂模 利用利用SLSSLS工藝直接制造樹脂模，做小批量塑料件制造的工藝直接制造樹脂模，做小批量塑料件制造的注塑模具；也可以吸塑模（注塑模具；也可以吸塑模（5-1005-100C C，如塑料杯、包裝盒，如塑料杯、包裝盒等）；也可以做型腔模（如形狀復雜的不易加工的型腔模具，等

14、）；也可以做型腔模（如形狀復雜的不易加工的型腔模具，鞋模、玩具等）。鞋模、玩具等）。二、二、 直接制造金屬模具直接制造金屬模具1 1、利用、利用SLSSLS工藝制造金屬模具工藝制造金屬模具 1）金屬粉末大功率激光燒結(jié)成型技術(shù)：）金屬粉末大功率激光燒結(jié)成型技術(shù)：利用高功率激光利用高功率激光（1000W1000W以上）對金屬粉末進行掃描燒結(jié)，逐層疊加成型，成以上）對金屬粉末進行掃描燒結(jié)，逐層疊加成型，成型件經(jīng)表面后處理（打磨、精加工）即完成模具制作，制作的型件經(jīng)表面后處理（打磨、精加工）即完成模具制作，制作的模具可以作為壓鑄模、鍛模使用。模具可以作為壓鑄模、鍛模使用。 但該方法制造的模具表面粗糙度

15、高，相當于砂型鑄件的表但該方法制造的模具表面粗糙度高，相當于砂型鑄件的表面光潔度，在使用前需要精加工。面光潔度，在使用前需要精加工。金屬粉末大功率直接燒結(jié)存在的問題：金屬粉末大功率直接燒結(jié)存在的問題：1 1）成型設備昂貴，體積大、運行成本高、不便推廣和維護；）成型設備昂貴，體積大、運行成本高、不便推廣和維護；2 2）成型過程中加工參數(shù)難于控制，）成型過程中加工參數(shù)難于控制，加工工藝難度大加工工藝難度大，在燒結(jié)，在燒結(jié)過程激光功率過高將使熔融金屬發(fā)生流動，導致成型件表面過程激光功率過高將使熔融金屬發(fā)生流動，導致成型件表面質(zhì)量差、精度低；激光功率低又會使金屬粉末材料熔接性差，質(zhì)量差、精度低；激光功

16、率低又會使金屬粉末材料熔接性差，是成型件性能達不到使用要求；是成型件性能達不到使用要求；3 3）成型后殘余應力較大，不易控制。）成型后殘余應力較大，不易控制。 2) 2) 混合金屬粉末直接燒結(jié)：混合金屬粉末直接燒結(jié)： 如：如：金屬金屬樹脂混合粉末、表面包裹聚酯的金屬粉樹脂混合粉末、表面包裹聚酯的金屬粉等。等。 * * 工藝簡單，利用一般的工藝簡單，利用一般的SLSSLS設備即可完成；設備即可完成； * * 但是金屬間的強度和密度不如金屬粉末大功率直接燒結(jié)。但是金屬間的強度和密度不如金屬粉末大功率直接燒結(jié)。2 2、利用、利用LOMLOM工藝制造金屬模具工藝制造金屬模具 LOM工藝采用金屬箔作為成型材料，可以直接制造鑄造工藝采用金屬箔作為成型材料，可以直接制造鑄造用用模具。批量生產(chǎn)金屬鑄件。模具。批量生產(chǎn)金屬鑄件。3 3、直接制造鑄造用模具、直接制造鑄造用模具 采用采用SLS、FDM工藝，利用蠟粉或蠟絲直接制造出精密工藝，利用蠟粉或蠟絲直接制造出精密鑄造用的蠟模；采用鑄造用的蠟模；采用SLA、LOM、FDM、SLS制造出消失性制造出消失性樹脂模，再利用傳統(tǒng)的精鑄工藝，進行涂殼、焙燒等，得到精樹脂模，再利用傳統(tǒng)的精鑄工藝，進行涂殼、焙燒等，得到精密鑄造用的型殼，進行精密鑄造件生產(chǎn)；如發(fā)動機