模具快速成型課程總結課件

模具快速成型課程總結

模具快速成型課程總結

1

本課程重點講述的內容

緒論現代模具加工方法概述特種加工技術高速加工技術反求工程快速成形技術快速模具

本課程重點講述的內容

緒論2第一章緒論模具和模具工業(yè)模具制造技術的發(fā)展趨勢模具先進制造技術我國模具先進制造技術的發(fā)展第一章緒論模具和模具工業(yè)31.2.3現代模具制造的特點傳統制?，F代制模制模質量依賴于人為因素，再現能力差，整體不易控制依賴于物化因素，再現能力強，能夠整體控制制模流程串行方式進行，容易造成設計和制造脫節(jié)，重復勞動多，加工周期長并行方式進行，共享數學模型和數據庫并行通信，相互協調重復勞動少，加工周期短制模評價通過試模進行評價，返修多，成本高計算機仿真和模擬來完善模具結構，返修少，成本低1.2.3現代模具制造的特點傳統制?，F代制模制模質量依賴于4先進制造技術定義

◆先進制造技術是制造業(yè)不斷吸收信息技術和現代管理技術的成果，將其綜合應用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭力的制造技術的總稱?！粢c：

目標提高制造企業(yè)對市場的適應能力和競爭力強調信息、現代管理與制造技術的有機結合信息、現代管理技術在整個制造過程中綜合應用先進制造技術定義◆先進制造技術是制造業(yè)不斷吸收信息5

TQCSE基礎制造技術CADCAMNC技術ROBOTFMC清潔生產技術質量與可靠性CE系統管理技術MRPⅡCIMSIMSAM集成技術新型產業(yè)及市場需求帶動（重大裝備、高新技術產業(yè)、社會協調發(fā)展）系統工程及管理科學信息技術先進制造技術體系圖

新材料技術新能源技術先進制造技術輪圖TQCSECADNCROBOTFMC清潔生產技術質量6第二章現代模具加工方法概述2.1成形法2.2累加法2.3去除法第二章現代模具加工方法概述2.1成形法7零件成形方法材料成形法—進入工藝過程物料初始重量近似等于加工后最終重量。如鑄造、壓力加工、粉末冶金、注塑成形等，多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。

材料去除法—零件的最終幾何形狀局限在毛坯的初始幾何形狀范圍內，零件形狀的改變是通過去除一部分材料，減少一部分重量來實現的。如切削與磨削，電火花加工、電解加工等特種加工等。

材料累加法—傳統的累加方法有焊接、粘接或鉚接等，通過不可拆卸連接使物料結合成一個整體，形成零件。近幾年才發(fā)展起來的快速原型制造技術（RPM），是材料累加法的新發(fā)展。

零件成形方法材料成形法—進入工藝過程物料初始重量近似等于加8第三章特種加工特種加工技術概述電火花加工電解加工高能束加工第三章特種加工特種加工技術概述9主要不是依靠機械能，而是用其它能量（如電能、光能、聲能、熱能、化學能等）去除材料。工具不受顯著切削力的作用，對工具和工件的強度、硬度和剛度均沒有嚴格要求。一般不會產生加工硬化現象。加工變形小，發(fā)熱少(或僅局限于工件表層加工部位很小區(qū)域內)，工件熱變形小，加工應力小，易于獲得好的加工質量。加工中能量易于轉換和控制，有利于保證加工精度和提高加工效率。材料去除速度一般低于常規(guī)加工方法，這也是目前常規(guī)加工方法仍占主導地位的主要原因。特種加工方法特點主要不是依靠機械能，而是用其它能量（如電能、光能、聲能、熱能10

機械過程利用機械力，使材料產生剪切、斷裂，以去除材料。如超聲波加工、水噴射加工、磨料流加工等。

熱學過程通過電、光、化學能等產生瞬時高溫，熔化并去除材料，如電火花加工、高能束加工、熱力去毛刺等。

電化學過程利用電能轉換為化學能對材料進行加工，如電解加工、電鑄加工（金屬離子沉積）等。

化學過程利用化學溶劑對材料的腐蝕、溶解，去除材料，如化學蝕刻、化學銑削等。特種加工分類(按加工機理和采用能源)復合過程利用機械、熱、化學、電化學的復合作用，去除材料。機械過程熱學過程電化學過程化學過程特種加工分類(按加11幾種代表性特種加工方法幾種代表性特種加工方法12電火花加工電火花加工原理圖進給系統放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源工作液電火花加工電火花加工原理圖進給系統放電間隙工具電極工件電極直13電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進給工具陰極電解加工電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進給工具陰極電解加14超聲波加工

變幅桿超聲波發(fā)生器振動方向工具換能器工作液噴嘴工件超聲波加工變幅桿超聲波發(fā)生器振動方向工具換能器工作液噴嘴工15激光加工激光器工件工作臺激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源激光加工激光器工件工作臺激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源16加工方法可加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

mm3/min

最低/平均尺寸精度mm

最低/平均表面粗糙度

Raμm

最低/平均主要適用范圍電火花成型任何導電金屬材料，如硬質合金鋼、耐熱鋼、不銹鈦合金等

0.1/1030/30000.03/0.00310/0.04從數微米的孔、槽到數米的超大型模具、工件等，如各種類型的孔、各種類型的模具電火花線切割較?。裳a償）20/2000.02/0.0025/0.32切割各種二維及三維直紋面組成的模具及零件，也常用于鉬、鎢、半導體材料或貴重金屬切削電解加工不損耗100/100000.1/0.011.25/0.16從微小零件到超大型工件、模具的加工，如型孔、型腔、拋光、去毛刺等電解磨削

1/501/1000.02/0.0011.25/0.04硬質合金鋼等難加工材料的磨削，如硬質合金刀具、量具等幾種常見特種加工方法的綜合比較加工方法可加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

17加工方法加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

mm3/min

最低/平均尺寸精度mm

最低/平均表面粗糙度

Raμm

最低/平均主要適用范圍超聲加工任何脆性材料0.1/101/500.03/0.0050.63/0.16加工脆硬材料，如玻璃、石英、寶石、金剛石、硅等，可加工型孔、型腔、小孔等激光束加工任何材料不損耗（三種加工，沒有成型用的工具）瞬時去除率很高，受功率限制，平均去除率不高

0.01/0.00110/1.25精密加工小孔、窄縫及成型切割、蝕刻，如金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承電子束加工在各種難加工材料上打微小孔、切縫、蝕刻、焊接等，常用于制造大、中規(guī)模集成電路微電子器件離子束加工很低/0.01μm/0.01對零件表面進行超精密、超微量加工、拋光、刻蝕、摻雜、鍍覆等幾種常見特種加工方法的綜合比較加工方法加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

18第四章高速加工引言高速加工的定義高速加工的特點和應用高速加工和傳統加工的區(qū)別高速加工的關鍵技術第四章高速加工引言19采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度，來提高材料切除率、加工精度和加工表面質量的現代加工技術。以切削速度和進給速度界定：切削速度和進給速度為普通切削的5-10倍。以主軸轉速界定：主軸轉速≥10000r/min。高速加工定義和Salomon曲線采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度，來提高20加工效率高，材料去除率是常規(guī)的3-5倍刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均小。切削速度高，吃刀量很小，剪切變形區(qū)窄，變形系數ξ減小，切削力降低大概30%-90%刀具和工件受熱影響小。切削產生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，有效地提高了加工精度刀具壽命長（高速切削刀具）。刀具受力小，受熱影響小，破損的機率很小，磨損慢高速加工的特點加工效率高，材料去除率是常規(guī)的3-5倍高速加工的特點21工件表面質量好。軸向和徑向切深小，工件粗糙度小;切削度高，機床激振頻率遠高于工藝系統的固有頻率，系統振動很小，表面質量好橫向切削力很小，有利于加工細筋和薄壁，壁厚甚至可<1mm高速切削刀具熱硬性好，且切削熱大部分被切屑帶走，可進行高速干切削，實現綠色加工可完成高硬度材料和硬度高達HRC40-62淬硬鋼的加工，Ra0.4，加工效率是EDM的3-6倍高速加工的特點工件表面質量好。軸向和徑向切深小，工件粗糙度小;切削度高，機22航空航天汽車工業(yè)模具制造其它高速加工的應用航空航天高速加工的應用23高速加工和傳統加工的區(qū)別高速加工和傳統加工的區(qū)別24◎高速主軸單元制造技術；◎高速進給單元制造技術；◎高速加工刀具與磨具制造技術；◎高速加工在線檢測與控制技術；◎其他：如高速加工毛坯制造技術，干切技術，高速加工的排屑技術、安全防護技術等?！蚋咚偾邢髋c磨削機理的研究，對于高速切削的發(fā)展也具有重要意義。與高速加工密切相關的技術◎高速主軸單元制造技術；與高速加工密切相關的技術25高速主軸的特征

轉速特征值

(=軸徑(mm)×轉(r/min))回轉精度/μm軸承材料特點應用滾珠軸承高速主軸

0.5-10.5陶瓷珠,如Si3N4

成本低,結構簡單,轉速和回轉精度受限制各種高速加工機床和加工中心等液體靜壓軸承高速主軸>1<0.2軸承鋼成本高,結構復雜,剛性較好,轉速和回轉精度高高速磨削、銑削等加工等空氣靜壓軸承高速主軸>30.05軸承鋼,多孔石墨成本很高,剛性較差,轉速和回轉精度很高精密磨削，銑削、雕刻、微小孔鉆削及拋光等

磁浮軸承高速主軸40.2合金鋼成本很高,結構復雜,剛性好,轉速和回轉精度高

加工中心高速主軸的特征轉速特征值

(=軸徑(mm)×轉(r/min26高速進給單元制造技術導軌的基本要求：導向精度高、剛度大、耐磨、運動靈活和平穩(wěn)導軌偶合面的結構形式直線電機驅動快速、精密、高精度和耐用。顯著減少摩擦力、間隙和磨損等機械傳動的影響獲得一致高精度的位移運動、動態(tài)位移和精確定位快速行程可達到60m/min。高速進給單元制造技術導軌的基本要求：導向精度高、剛度大、耐磨27直線電機驅動與滾珠絲桿間接驅動直線電機驅動與滾珠絲桿間接驅動28高速切削的刀具系統刀具材料:鍍膜、超硬材料、刀具與工件材料相適應刀柄結構接裝刀具的模塊：收縮夾頭、液壓膨脹夾頭、力膨脹夾頭高速切削的刀具系統刀具材料:鍍膜、超硬材料、刀具與工件材料29第五章逆向工程逆向工程概述逆向工程的數據采集技術逆向工程的數據處理技術逆向工程在模具制造中的應用第五章逆向工程逆向工程概述30逆向工程(ReverseEngineering),又稱為,反求工程等定義:逆向工程是將實物轉變?yōu)镃AD模型相關的數字化技術,幾何模型重建技術和產品制造技術的總稱,是將已有產品或實物模型轉化為工程設計模型和概念模型,在此基礎上對已有產品進行解剖,深化和再創(chuàng)造的過程逆向工程定義逆向工程(ReverseEngineering),又31逆向工程初始數據獲得數字化模型實現數字化模型的物化成品設計人員操作人員技術要求測量方案操作規(guī)程CMM測繪工具點云模型/測量數據模型/樣件設計標準工藝標準設計人員CAD/CAM系統工藝清單操作規(guī)程操作人員NC機床NC程序功能導向(Functionally-oriented)描述模式(Descriptivemodel)系統仿造(Systemas-is)逆向工程初始數據獲得數字化模型實現數字化模型的物化成品設計人32合并調整點云曲率濾波點45,000,000

100,000劃網格后處理合并反求輸出劃網格濾波掃描逆向工程合并調整點云曲率濾波劃網格后處理合并反求輸出劃網格濾波掃描33逆向工程過程

逆向工程過程34逆向工程的關鍵技術實物（產品）尺寸的三維測量技術測量數據的前處理技術。包括：測量數據的壞點、測量誤差的去除，多視圖測量數據的整體拼接，冗余數據的去除，測量數據的簡化和優(yōu)化，等等測量數據的CAD反向建模技術。包括：測量數據的分割和曲面擬合，被測實物的CAD模型重構技術等。逆向工程的接口技術。包括：測量數據與快速成形系統的接口（STL文件），測量數據與CNC設備的接口（DXF、IGES、點云文件），測量數據與CAD/CAM系統的接口（DXF、IGES、STEP文件），以實現與現有的制造設備、CAD/CAE/CAM等軟件的數據交換。逆向工程的關鍵技術實物（產品）尺寸的三維測量技術35新零件的設計，主要用于產品的改型或彷型設計已有零件的復制，再現原產品的設計意圖損壞或磨損零件的還原數字化模型的檢測，例如檢驗產品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較模具樣品開發(fā)：汽、機車，電、資、通產品，消費性電子產品及相關零組件、運動器材、玩具、陶瓷、鞋模等。人體形狀量測：人體外形量測、醫(yī)學工程。造型設計：立體動畫、多媒體虛擬實境、廣告動畫等。逆向工程的應用新零件的設計，主要用于產品的改型或彷型設計逆向工程的應用36逆向工程用于塑模開發(fā)逆向工程用于塑模開發(fā)37第六章快速成形技術快速成形技術內涵、范圍及技術地位幾種典型的快速成形技術快速成形技術的應用第六章快速成形技術快速成形技術內涵、范圍及技術地位38快速成形概念

三維物體切片層制造疊加快速成形概念三維物體切39幾種典型的RPM技術光敏樹脂的選擇性固化(StereoLithographyApparatus---SLA)；薄型材料選擇性切割（LaminatedObjectManufacturing---LOM）；粉末材料選擇性激光燒結（SelectiveLaserSintering---SLS）；絲狀材料選擇性融覆（FusedDepositionModeling---ＦＤＭ）；三維打印（ThreeDimensionalPrinting---3DP）；幾種典型的RPM技術光敏樹脂的選擇性固化(StereoLi40StereoLithographyApparatus(SLA)StereoLithographyApparatus(S41薄型材料選擇性切割(LOM)薄型材料選擇性切割(LOM)42SelectiveLaserSintering(SLS)激光束激光發(fā)生器進給缸展鋪粉末的輥子粉末工件Z工作臺Z充滿氮氣的工作環(huán)境工件SelectiveLaserSintering(SLS)43絲狀材料選擇性融覆原理：加熱器將熱塑性材料加熱成液態(tài)，根據片層參數控制加熱噴頭沿模型斷面層掃描，擠壓并控制液體流量，使液體均勻鋪撒在斷面層上，快速冷卻凝固并與上一層連接在一起，這樣逐層疊加，形成原型。絲狀材料選擇性融覆原理：加熱器將熱塑性材料加熱成液態(tài)，根據片44絲狀材料選擇性融覆FDMFDM產生的橫截面FDM的走絲不能交叉,否則會在層面上形成高點絲狀材料選擇性融覆FDMFDM產生的橫截面FDM的走絲不能45Threedimensionalprinting(3DP)開始鋪一層粉噴射粘接劑降低打印平臺最終零件重復去除Threedimensionalprinting(3D46模具快速成型課程總結課件47模具快速成型課程總結課件48第七章快速模具技術第七章快速模具技術491.直接制模法(DirectTooling—DT)將模具CAD的結果由RP系統直接制造成型。即在RP系統上直接制造出模具供生產使用。無需RP原型作樣件，不依賴傳統模具制造工藝，對金屬模具制造快捷，開發(fā)前景好。模具具有一定的耐高溫和較好的強度和穩(wěn)定性，用RP技術直接制造的模具經表面處理后可直接用于生產中。但由于RP成型工藝和成型材料等原因，還存在一系列技術難題.RT的種類1.直接制模法(DirectTooling—DT)RT的種50RT的種類2.間接制模法間接RT法是以RP原型作樣件間接制造模具的方法。RPM技術克服了傳統樣件(模樣)制作的缺點，能夠更快、更好、更方便地設計并制造出各種復雜的原型。一般可使模具制造周期和制造成本降低1/2，大大提高生產效率和產品質量。間接RT法已日臻成熟。其方法則根據零件的生產批量的大小而不同。RT的種類2.間接制模法51直接用于模具嵌件快速鑄造SLS直接燒結砂型LOM制作木模的替代模直接金屬模激光燒結低碳鋼滲銅模直接金屬激光液相燒結模三維打印直接制模直接制模法直接用于模具嵌件直接制模法52SLS直接燒結砂型的工藝過程鑄造砂型的CAD模型鑄造砂型的裝配澆鑄清砂后的氣缸體鑄件SLS直接燒結砂型的工藝過程鑄造砂型的CAD模型鑄造砂型的裝53低碳鋼滲銅注射模芯和注射模零件

可以生產5萬件以下的塑料零件，制成的直徑200mm沖壓模，加工200個零件后磨損小于0.08mm

低碳鋼滲銅注射模芯和注射模零件可以生產5萬件以下的塑料零件54間接快速制模硅橡膠模樹脂型復合制模工具鋼-滲銅模金屬沉積模鎳殼背襯模金屬噴涂模消失模鑄造模失蠟鑄造模陶瓷型精密鑄造模間接快速制模硅橡膠模55硅橡膠模硅橡膠模56型芯注射件型腔鋁填充環(huán)氧樹脂模以快速原型件作為母模,然后澆注鋁填充環(huán)氧樹脂來形成注射模具的型芯和型腔.型芯注射件型腔鋁填充環(huán)氧樹脂模以快速原型件作為母模,然后澆57鎳殼背襯模應用在原模表面電鑄鎳殼，然后設置共形冷卻道，再電鍍銅殼，并澆注背襯而構成的模具手機電鑄-背襯模及熱注塑件鎳殼背襯模應用在原模表面電鑄鎳殼，然后設置共形冷卻道，再電鍍58金屬等離子薄層被噴射在原型件上注射模具填充金屬基環(huán)氧樹脂成形半模對下半模具重復上述過程金屬噴涂制模法金屬等離子薄層被噴射在原型件上注射模具填充金屬基環(huán)氧樹脂成形59快速模具及樣件快速模具及樣件60快速制造的種類熔融金屬粉末成形系統選擇性激光熔融工藝（SelectiveLaserMelting－SLM）直接金屬熔覆成形（DirectMetalDeposition－DMD）快速成形技術與傳統加工方法的結合疊層銑削快速制造的種類熔融金屬粉末成形系統61模具快速成型課程總結

模具快速成型課程總結

62

本課程重點講述的內容

緒論現代模具加工方法概述特種加工技術高速加工技術反求工程快速成形技術快速模具

本課程重點講述的內容

緒論63第一章緒論模具和模具工業(yè)模具制造技術的發(fā)展趨勢模具先進制造技術我國模具先進制造技術的發(fā)展第一章緒論模具和模具工業(yè)641.2.3現代模具制造的特點傳統制?，F代制模制模質量依賴于人為因素，再現能力差，整體不易控制依賴于物化因素，再現能力強，能夠整體控制制模流程串行方式進行，容易造成設計和制造脫節(jié)，重復勞動多，加工周期長并行方式進行，共享數學模型和數據庫并行通信，相互協調重復勞動少，加工周期短制模評價通過試模進行評價，返修多，成本高計算機仿真和模擬來完善模具結構，返修少，成本低1.2.3現代模具制造的特點傳統制?，F代制模制模質量依賴于65先進制造技術定義

◆先進制造技術是制造業(yè)不斷吸收信息技術和現代管理技術的成果，將其綜合應用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭力的制造技術的總稱。◆要點：

目標提高制造企業(yè)對市場的適應能力和競爭力強調信息、現代管理與制造技術的有機結合信息、現代管理技術在整個制造過程中綜合應用先進制造技術定義◆先進制造技術是制造業(yè)不斷吸收信息66

TQCSE基礎制造技術CADCAMNC技術ROBOTFMC清潔生產技術質量與可靠性CE系統管理技術MRPⅡCIMSIMSAM集成技術新型產業(yè)及市場需求帶動（重大裝備、高新技術產業(yè)、社會協調發(fā)展）系統工程及管理科學信息技術先進制造技術體系圖

新材料技術新能源技術先進制造技術輪圖TQCSECADNCROBOTFMC清潔生產技術質量67第二章現代模具加工方法概述2.1成形法2.2累加法2.3去除法第二章現代模具加工方法概述2.1成形法68零件成形方法材料成形法—進入工藝過程物料初始重量近似等于加工后最終重量。如鑄造、壓力加工、粉末冶金、注塑成形等，多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。

材料去除法—零件的最終幾何形狀局限在毛坯的初始幾何形狀范圍內，零件形狀的改變是通過去除一部分材料，減少一部分重量來實現的。如切削與磨削，電火花加工、電解加工等特種加工等。

材料累加法—傳統的累加方法有焊接、粘接或鉚接等，通過不可拆卸連接使物料結合成一個整體，形成零件。近幾年才發(fā)展起來的快速原型制造技術（RPM），是材料累加法的新發(fā)展。

零件成形方法材料成形法—進入工藝過程物料初始重量近似等于加69第三章特種加工特種加工技術概述電火花加工電解加工高能束加工第三章特種加工特種加工技術概述70主要不是依靠機械能，而是用其它能量（如電能、光能、聲能、熱能、化學能等）去除材料。工具不受顯著切削力的作用，對工具和工件的強度、硬度和剛度均沒有嚴格要求。一般不會產生加工硬化現象。加工變形小，發(fā)熱少(或僅局限于工件表層加工部位很小區(qū)域內)，工件熱變形小，加工應力小，易于獲得好的加工質量。加工中能量易于轉換和控制，有利于保證加工精度和提高加工效率。材料去除速度一般低于常規(guī)加工方法，這也是目前常規(guī)加工方法仍占主導地位的主要原因。特種加工方法特點主要不是依靠機械能，而是用其它能量（如電能、光能、聲能、熱能71

機械過程利用機械力，使材料產生剪切、斷裂，以去除材料。如超聲波加工、水噴射加工、磨料流加工等。

熱學過程通過電、光、化學能等產生瞬時高溫，熔化并去除材料，如電火花加工、高能束加工、熱力去毛刺等。

電化學過程利用電能轉換為化學能對材料進行加工，如電解加工、電鑄加工（金屬離子沉積）等。

化學過程利用化學溶劑對材料的腐蝕、溶解，去除材料，如化學蝕刻、化學銑削等。特種加工分類(按加工機理和采用能源)復合過程利用機械、熱、化學、電化學的復合作用，去除材料。機械過程熱學過程電化學過程化學過程特種加工分類(按加72幾種代表性特種加工方法幾種代表性特種加工方法73電火花加工電火花加工原理圖進給系統放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源工作液電火花加工電火花加工原理圖進給系統放電間隙工具電極工件電極直74電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進給工具陰極電解加工電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進給工具陰極電解加75超聲波加工

變幅桿超聲波發(fā)生器振動方向工具換能器工作液噴嘴工件超聲波加工變幅桿超聲波發(fā)生器振動方向工具換能器工作液噴嘴工76激光加工激光器工件工作臺激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源激光加工激光器工件工作臺激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源77加工方法可加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

mm3/min

最低/平均尺寸精度mm

最低/平均表面粗糙度

Raμm

最低/平均主要適用范圍電火花成型任何導電金屬材料，如硬質合金鋼、耐熱鋼、不銹鈦合金等

0.1/1030/30000.03/0.00310/0.04從數微米的孔、槽到數米的超大型模具、工件等，如各種類型的孔、各種類型的模具電火花線切割較?。裳a償）20/2000.02/0.0025/0.32切割各種二維及三維直紋面組成的模具及零件，也常用于鉬、鎢、半導體材料或貴重金屬切削電解加工不損耗100/100000.1/0.011.25/0.16從微小零件到超大型工件、模具的加工，如型孔、型腔、拋光、去毛刺等電解磨削

1/501/1000.02/0.0011.25/0.04硬質合金鋼等難加工材料的磨削，如硬質合金刀具、量具等幾種常見特種加工方法的綜合比較加工方法可加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

78加工方法加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

mm3/min

最低/平均尺寸精度mm

最低/平均表面粗糙度

Raμm

最低/平均主要適用范圍超聲加工任何脆性材料0.1/101/500.03/0.0050.63/0.16加工脆硬材料，如玻璃、石英、寶石、金剛石、硅等，可加工型孔、型腔、小孔等激光束加工任何材料不損耗（三種加工，沒有成型用的工具）瞬時去除率很高，受功率限制，平均去除率不高

0.01/0.00110/1.25精密加工小孔、窄縫及成型切割、蝕刻，如金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承電子束加工在各種難加工材料上打微小孔、切縫、蝕刻、焊接等，常用于制造大、中規(guī)模集成電路微電子器件離子束加工很低/0.01μm/0.01對零件表面進行超精密、超微量加工、拋光、刻蝕、摻雜、鍍覆等幾種常見特種加工方法的綜合比較加工方法加工材料工具損耗率/%

最低/平均材料去除率

79第四章高速加工引言高速加工的定義高速加工的特點和應用高速加工和傳統加工的區(qū)別高速加工的關鍵技術第四章高速加工引言80采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度，來提高材料切除率、加工精度和加工表面質量的現代加工技術。以切削速度和進給速度界定：切削速度和進給速度為普通切削的5-10倍。以主軸轉速界定：主軸轉速≥10000r/min。高速加工定義和Salomon曲線采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度，來提高81加工效率高，材料去除率是常規(guī)的3-5倍刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均小。切削速度高，吃刀量很小，剪切變形區(qū)窄，變形系數ξ減小，切削力降低大概30%-90%刀具和工件受熱影響小。切削產生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，有效地提高了加工精度刀具壽命長（高速切削刀具）。刀具受力小，受熱影響小，破損的機率很小，磨損慢高速加工的特點加工效率高，材料去除率是常規(guī)的3-5倍高速加工的特點82工件表面質量好。軸向和徑向切深小，工件粗糙度小;切削度高，機床激振頻率遠高于工藝系統的固有頻率，系統振動很小，表面質量好橫向切削力很小，有利于加工細筋和薄壁，壁厚甚至可<1mm高速切削刀具熱硬性好，且切削熱大部分被切屑帶走，可進行高速干切削，實現綠色加工可完成高硬度材料和硬度高達HRC40-62淬硬鋼的加工，Ra0.4，加工效率是EDM的3-6倍高速加工的特點工件表面質量好。軸向和徑向切深小，工件粗糙度小;切削度高，機83航空航天汽車工業(yè)模具制造其它高速加工的應用航空航天高速加工的應用84高速加工和傳統加工的區(qū)別高速加工和傳統加工的區(qū)別85◎高速主軸單元制造技術；◎高速進給單元制造技術；◎高速加工刀具與磨具制造技術；◎高速加工在線檢測與控制技術；◎其他：如高速加工毛坯制造技術，干切技術，高速加工的排屑技術、安全防護技術等。◎高速切削與磨削機理的研究，對于高速切削的發(fā)展也具有重要意義。與高速加工密切相關的技術◎高速主軸單元制造技術；與高速加工密切相關的技術86高速主軸的特征

轉速特征值

(=軸徑(mm)×轉(r/min))回轉精度/μm軸承材料特點應用滾珠軸承高速主軸

0.5-10.5陶瓷珠,如Si3N4

成本低,結構簡單,轉速和回轉精度受限制各種高速加工機床和加工中心等液體靜壓軸承高速主軸>1<0.2軸承鋼成本高,結構復雜,剛性較好,轉速和回轉精度高高速磨削、銑削等加工等空氣靜壓軸承高速主軸>30.05軸承鋼,多孔石墨成本很高,剛性較差,轉速和回轉精度很高精密磨削，銑削、雕刻、微小孔鉆削及拋光等

磁浮軸承高速主軸40.2合金鋼成本很高,結構復雜,剛性好,轉速和回轉精度高

加工中心高速主軸的特征轉速特征值

(=軸徑(mm)×轉(r/min87高速進給單元制造技術導軌的基本要求：導向精度高、剛度大、耐磨、運動靈活和平穩(wěn)導軌偶合面的結構形式直線電機驅動快速、精密、高精度和耐用。顯著減少摩擦力、間隙和磨損等機械傳動的影響獲得一致高精度的位移運動、動態(tài)位移和精確定位快速行程可達到60m/min。高速進給單元制造技術導軌的基本要求：導向精度高、剛度大、耐磨88直線電機驅動與滾珠絲桿間接驅動直線電機驅動與滾珠絲桿間接驅動89高速切削的刀具系統刀具材料:鍍膜、超硬材料、刀具與工件材料相適應刀柄結構接裝刀具的模塊：收縮夾頭、液壓膨脹夾頭、力膨脹夾頭高速切削的刀具系統刀具材料:鍍膜、超硬材料、刀具與工件材料90第五章逆向工程逆向工程概述逆向工程的數據采集技術逆向工程的數據處理技術逆向工程在模具制造中的應用第五章逆向工程逆向工程概述91逆向工程(ReverseEngineering),又稱為,反求工程等定義:逆向工程是將實物轉變?yōu)镃AD模型相關的數字化技術,幾何模型重建技術和產品制造技術的總稱,是將已有產品或實物模型轉化為工程設計模型和概念模型,在此基礎上對已有產品進行解剖,深化和再創(chuàng)造的過程逆向工程定義逆向工程(ReverseEngineering),又92逆向工程初始數據獲得數字化模型實現數字化模型的物化成品設計人員操作人員技術要求測量方案操作規(guī)程CMM測繪工具點云模型/測量數據模型/樣件設計標準工藝標準設計人員CAD/CAM系統工藝清單操作規(guī)程操作人員NC機床NC程序功能導向(Functionally-oriented)描述模式(Descriptivemodel)系統仿造(Systemas-is)逆向工程初始數據獲得數字化模型實現數字化模型的物化成品設計人93合并調整點云曲率濾波點45,000,000

100,000劃網格后處理合并反求輸出劃網格濾波掃描逆向工程合并調整點云曲率濾波劃網格后處理合并反求輸出劃網格濾波掃描94逆向工程過程

逆向工程過程95逆向工程的關鍵技術實物（產品）尺寸的三維測量技術測量數據的前處理技術。包括：測量數據的壞點、測量誤差的去除，多視圖測量數據的整體拼接，冗余數據的去除，測量數據的簡化和優(yōu)化，等等測量數據的CAD反向建模技術。包括：測量數據的分割和曲面擬合，被測實物的CAD模型重構技術等。逆向工程的接口技術。包括：測量數據與快速成形系統的接口（STL文件），測量數據與CNC設備的接口（DXF、IGES、點云文件），測量數據與CAD/CAM系統的接口（DXF、IGES、STEP文件），以實現與現有的制造設備、CAD/CAE/CAM等軟件的數據交換。逆向工程的關鍵技術實物（產品）尺寸的三維測量技術96新零件的設計，主要用于產品的改型或彷型設計已有零件的復制，再現原產品的設計意圖損壞或磨損零件的還原數字化模型的檢測，例如檢驗產品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較模具樣品開發(fā)：汽、機車，電、資、通產品，消費性電子產品及相關零組件、運動器材、玩具、陶瓷、鞋模等。人體形狀量測：人體外形量測、醫(yī)學工程。造型設計：立體動畫、多媒體虛擬實境、廣告動畫等。逆向工程的應用新零件的設計，主要用于產品的改型或彷型設計逆向工程的應用97逆向工程用于塑模開發(fā)逆向工程用于塑模開發(fā)98第六章快速成形技術快速成形技術內涵、范圍及技術地位幾種典型的快速成形技術快速成形技術的應用第六章快速成形技術快速成形技術內涵、范圍及技術地位99快速成形概念

三維物體切片層制造疊加快速成形概念三維物體切100幾種典型的RPM技術光敏樹脂的選擇性固化(StereoLithographyApparatus---SLA)；薄型材料選擇性切割（LaminatedObjectManufacturing---LOM）；粉末材料選擇性激光燒結（SelectiveLaserSintering---SLS）；絲狀材料選擇性融覆（FusedDepositionModeling---ＦＤＭ）；三維打?。═hreeDimensionalPrinting---3DP）；幾種典型的RPM技術光敏樹脂的選擇性固化(StereoLi101StereoLithographyApparatus(SLA)StereoLithographyApparatus(S102薄型材料選擇性切割(LOM)薄型材料選擇性切割(LOM)103SelectiveLaserSintering(SLS)激光束激光發(fā)生器進給缸展鋪粉末的輥子粉末工件Z工作臺Z充滿氮氣的工作環(huán)境工件SelectiveLaserSintering(S