模具快速成型課程總結(jié)

模具快速成型課程總結(jié)

本課程重點(diǎn)講述的內(nèi)容

緒論現(xiàn)代模具加工方法概述特種加工技術(shù)高速加工技術(shù)反求工程快速成形技術(shù)快速模具第一章緒論模具和模具工業(yè)模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢模具先進(jìn)制造技術(shù)我國模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展1.2.3現(xiàn)代模具制造的特點(diǎn)傳統(tǒng)制?，F(xiàn)代制模制模質(zhì)量依賴于人為因素，再現(xiàn)能力差，整體不易控制依賴于物化因素，再現(xiàn)能力強(qiáng)，能夠整體控制制模流程串行方式進(jìn)行，容易造成設(shè)計(jì)和制造脫節(jié)，重復(fù)勞動(dòng)多，加工周期長并行方式進(jìn)行，共享數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)庫并行通信，相互協(xié)調(diào)重復(fù)勞動(dòng)少，加工周期短制模評(píng)價(jià)通過試模進(jìn)行評(píng)價(jià)，返修多，成本高計(jì)算機(jī)仿真和模擬來完善模具結(jié)構(gòu)，返修少，成本低先進(jìn)制造技術(shù)定義

◆先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭力的制造技術(shù)的總稱。◆要點(diǎn)：

目標(biāo)提高制造企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和競爭力強(qiáng)調(diào)信息、現(xiàn)代管理與制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合信息、現(xiàn)代管理技術(shù)在整個(gè)制造過程中綜合應(yīng)用

TQCSE基礎(chǔ)制造技術(shù)CADCAMNC技術(shù)ROBOTFMC清潔生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量與可靠性CE系統(tǒng)管理技術(shù)MRPⅡCIMSIMSAM集成技術(shù)新型產(chǎn)業(yè)及市場需求帶動(dòng)（重大裝備、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展）系統(tǒng)工程及管理科學(xué)信息技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)體系圖

新材料技術(shù)新能源技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)輪圖第二章現(xiàn)代模具加工方法概述2.1成形法2.2累加法2.3去除法零件成形方法材料成形法—進(jìn)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(nèi)，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(shí)現(xiàn)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(tǒng)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(jié)合成一個(gè)整體，形成零件。近幾年才發(fā)展起來的快速原型制造技術(shù)（RPM），是材料累加法的新發(fā)展。

第三章特種加工特種加工技術(shù)概述電火花加工電解加工高能束加工主要不是依靠機(jī)械能，而是用其它能量（如電能、光能、聲能、熱能、化學(xué)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(qiáng)度、硬度和剛度均沒有嚴(yán)格要求。一般不會(huì)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)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(nèi))，工件熱變形小，加工應(yīng)力小，易于獲得好的加工質(zhì)量。加工中能量易于轉(zhuǎn)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(dǎo)地位的主要原因。特種加工方法特點(diǎn)

機(jī)械過程利用機(jī)械力，使材料產(chǎn)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(xué)過程通過電、光、化學(xué)能等產(chǎn)生瞬時(shí)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(xué)過程利用電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能對材料進(jìn)行加工，如電解加工、電鑄加工（金屬離子沉積）等。

化學(xué)過程利用化學(xué)溶劑對材料的腐蝕、溶解，去除材料，如化學(xué)蝕刻、化學(xué)銑削等。特種加工分類(按加工機(jī)理和采用能源)復(fù)合過程利用機(jī)械、熱、化學(xué)、電化學(xué)的復(fù)合作用，去除材料。幾種代表性特種加工方法電火花加工電火花加工原理圖進(jìn)給系統(tǒng)放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源工作液電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進(jìn)給工具陰極電解加工超聲波加工

變幅桿超聲波發(fā)生器振動(dòng)方向工具換能器工作液噴嘴工件激光加工激光器工件工作臺(tái)激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源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(dǎo)電金屬材料，如硬質(zhì)合金鋼、耐熱鋼、不銹鈦合金等

0.1/1030/30000.03/0.00310/0.04從數(shù)微米的孔、槽到數(shù)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(bǔ)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(dǎo)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(zhì)合金鋼等難加工材料的磨削，如硬質(zhì)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(shí)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(jìn)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第四章高速加工引言高速加工的定義高速加工的特點(diǎn)和應(yīng)用高速加工和傳統(tǒng)加工的區(qū)別高速加工的關(guān)鍵技術(shù)采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進(jìn)給速度，來提高材料切除率、加工精度和加工表面質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。以切削速度和進(jìn)給速度界定：切削速度和進(jìn)給速度為普通切削的5-10倍。以主軸轉(zhuǎn)速界定：主軸轉(zhuǎn)速≥10000r/min。高速加工定義和Salomon曲線加工效率高，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(shù)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(chǎn)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(jī)率很小，磨損慢高速加工的特點(diǎn)工件表面質(zhì)量好。軸向和徑向切深小，工件粗糙度小;切削度高，機(jī)床激振頻率遠(yuǎn)高于工藝系統(tǒng)的固有頻率，系統(tǒng)振動(dòng)很小，表面質(zhì)量好橫向切削力很小，有利于加工細(xì)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(jìn)行高速干切削，實(shí)現(xiàn)綠色加工可完成高硬度材料和硬度高達(dá)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(diǎn)航空航天汽車工業(yè)模具制造其它高速加工的應(yīng)用高速加工和傳統(tǒng)加工的區(qū)別◎高速主軸單元制造技術(shù)；◎高速進(jìn)給單元制造技術(shù)；◎高速加工刀具與磨具制造技術(shù)；◎高速加工在線檢測與控制技術(shù)；◎其他：如高速加工毛坯制造技術(shù)，干切技術(shù)，高速加工的排屑技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)等?！蚋咚偾邢髋c磨削機(jī)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(guān)的技術(shù)高速主軸的特征

轉(zhuǎn)速特征值

(=軸徑(mm)×轉(zhuǎn)(r/min))回轉(zhuǎn)精度/μm軸承材料特點(diǎn)應(yīng)用滾珠軸承高速主軸

0.5-1

0.5陶瓷珠,如Si3N4

成本低,結(jié)構(gòu)簡單,轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度受限制各種高速加工機(jī)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(jié)構(gòu)復(fù)雜,剛性較好,轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度高高速磨削、銑削等加工等空氣靜壓軸承高速主軸

>3

0.05

軸承鋼,多孔石墨成本很高,剛性較差,轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)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

4

0.2合金鋼成本很高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,剛性好,轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度高

加工中心高速進(jìn)給單元制造技術(shù)導(dǎo)軌的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛度大、耐磨、運(yùn)動(dòng)靈活和平穩(wěn)導(dǎo)軌偶合面的結(jié)構(gòu)形式直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)快速、精密、高精度和耐用。顯著減少摩擦力、間隙和磨損等機(jī)械傳動(dòng)的影響獲得一致高精度的位移運(yùn)動(dòng)、動(dòng)態(tài)位移和精確定位快速行程可達(dá)到60m/min。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)與滾珠絲桿間接驅(qū)動(dòng)高速切削的刀具系統(tǒng)刀具材料:鍍膜、超硬材料、刀具與工件材料相適應(yīng)刀柄結(jié)構(gòu)接裝刀具的模塊：收縮夾頭、液壓膨脹夾頭、力膨脹夾頭第五章逆向工程逆向工程概述逆向工程的數(shù)據(jù)采集技術(shù)逆向工程的數(shù)據(jù)處理技術(shù)逆向工程在模具制造中的應(yīng)用逆向工程

(ReverseEngineering),又稱為,反求工程等定義:逆向工程是將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù),幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱,是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)模型和概念模型,在此基礎(chǔ)上對已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖,深化和再創(chuàng)造的過程逆向工程定義逆向工程初始數(shù)據(jù)獲得數(shù)字化模型實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模型的物化成品設(shè)計(jì)人員操作人員技術(shù)要求測量方案操作規(guī)程CMM測繪工具點(diǎn)云模型/測量數(shù)據(jù)模型/樣件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工藝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)人員CAD/CAM系統(tǒng)工藝清單操作規(guī)程操作人員NC機(jī)床NC程序功能導(dǎo)向(Functionally-oriented)描述模式(Descriptivemodel)系統(tǒng)仿造(Systemas-is)合并調(diào)整點(diǎn)云曲率濾波點(diǎn)45,000,000

100,000劃網(wǎng)格后處理合并反求輸出劃網(wǎng)格濾波掃描逆向工程逆向工程過程

逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)物（產(chǎn)品）尺寸的三維測量技術(shù)測量數(shù)據(jù)的前處理技術(shù)。包括：測量數(shù)據(jù)的壞點(diǎn)、測量誤差的去除，多視圖測量數(shù)據(jù)的整體拼接，冗余數(shù)據(jù)的去除，測量數(shù)據(jù)的簡化和優(yōu)化，等等測量數(shù)據(jù)的CAD反向建模技術(shù)。包括：測量數(shù)據(jù)的分割和曲面擬合，被測實(shí)物的CAD模型重構(gòu)技術(shù)等。逆向工程的接口技術(shù)。包括：測量數(shù)據(jù)與快速成形系統(tǒng)的接口（STL文件），測量數(shù)據(jù)與CNC設(shè)備的接口（DXF、IGES、點(diǎn)云文件），測量數(shù)據(jù)與CAD/CAM系統(tǒng)的接口（DXF、IGES、STEP文件），以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有的制造設(shè)備、CAD/CAE/CAM等軟件的數(shù)據(jù)交換。新零件的設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計(jì)已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖損壞或磨損零件的還原數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗(yàn)產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行模型的比較模具樣品開發(fā)：汽、機(jī)車，電、資、通產(chǎn)品，消費(fèi)性電子產(chǎn)品及相關(guān)零組件、運(yùn)動(dòng)器材、玩具、陶瓷、鞋模等。人體形狀量測：人體外形量測、醫(yī)學(xué)工程。造型設(shè)計(jì)：立體動(dòng)畫、多媒體虛擬實(shí)境、廣告動(dòng)畫等。逆向工程的應(yīng)用逆向工程用于塑模開發(fā)第六章快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)內(nèi)涵、范圍及技術(shù)地位幾種典型的快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)的應(yīng)用快速成形概念

三維物體切片層制造疊加幾種典型的RPM技術(shù)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(jié)（SelectiveLaserSintering---SLS）；絲狀材料選擇性融覆（FusedDepositionModeling---ＦＤＭ）；三維打?。═hreeDimensionalPrinting---3DP）；StereoLithographyApparatus(SLA)薄型材料選擇性切割(LOM)SelectiveLaserSintering(SLS)

激光束激光發(fā)生器進(jìn)給缸展鋪粉末的輥?zhàn)臃勰┕ぜ工作臺(tái)Z充滿氮?dú)獾墓ぷ鳝h(huán)境

工件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(jù)片層參數(shù)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FDMFDM產(chǎn)生的橫截面FDM的走絲不能交叉,否則會(huì)在層面上形成高點(diǎn)Threedimensionalprinting(3DP)開始鋪一層粉噴射粘接劑降低打印平臺(tái)最終零件重復(fù)去除第七章快速模具技術(shù)1.直接制模法(DirectTooling—DT)將模具CAD的結(jié)果由RP系統(tǒng)直接制造成型。即在RP系統(tǒng)上直接制造出模具供生產(chǎn)使用。無需RP原型作樣件，不依賴傳統(tǒng)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(qiáng)度和穩(wěn)定性，用RP技術(shù)直接制造的模具經(jīng)表面處理后可直接用于生產(chǎn)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(shù)難題.RT的種類RT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(shù)克服了傳統(tǒng)樣件(模樣)制作的缺點(diǎn)，能夠更快、更好、更方便地設(shè)計(jì)并制造出各種復(fù)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(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。間接RT法已日臻成熟。其方法則根據(jù)零件的生產(chǎn)批量的大小而不同。直接用于模具嵌件快速鑄造SLS直接