模具快速成型课程总结

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1、模具快速成型课程 总结本课程重点讲述的内容 绪论现代模具加工方法概述 特种加工技术 高速加工技术 反求工程 快速成形技术 快速模具第一章 绪论模具和模具工业模具制造技术的发展趋势模具先进制造技术我国模具先进制造技术的发展1.2.3 现代模具制造的特点传统传统 制模现现代制模制模 质质量依赖赖于人为为因素， 再现现能力差， 整体不易控制依赖赖于物化因素， 再现现能力强， 能够够整体控制 制模 流程串行方式进进行，容易造 成设计设计 和制造脱节节， 重复劳动劳动 多，加工周期 长长并行方式进进行，共享数学模型 和数据库库 并行通信，相互协调协调 重复劳动劳动 少，加工周期短 制模 评评价通过试过试

2、 模进进行评评价，返 修多，成本高计计算机仿真和模拟拟来完善模 具结结构，返修少，成本低先进制造技术定义 先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和 现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计 、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回 收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清 洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力 和竞争力的制造技术的总称。 要点： 目标提高制造企业对市场的适应能力和竞争力目标提高制造企业对市场的适应能力和竞争力 强调信息、现代管理与制造技术的有机结合强调信息、现代管理与制造技术的有机结合 信息、现代管理技术在整个制造过程中综合应用信息、现代管理技术在整个制造过程中综合应

3、用TQCSE 基础制造技术CAD CAMNC 技术ROBOTFMC 清洁生 产技术质量与 可靠性CE系统管 理技术MRPCIMSIMSAM集成技术新型产业及市场需求带动 （重大装备、高新技术产业、社会协调发展）系 统 工 程 及 管 理 科 学信 息 技 术先进制造技术体系图 新材料技术新能源技术先进制造技术轮图第二章 现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 材料成形法材料成形法进入工艺过程物料初始重量近似等于加 工后最终重量。如铸造、压力加工、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。 材料去除法材料去除法零件的最终几何形状局限在毛坯

4、的初始 几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材 料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花 加工、电解加工等特种加工等。 材料累加法材料累加法传统的累加方法有焊接、粘接或铆接等 ，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体，形成零件 。近几年才发展起来的快速原型制造技术（RPM），是 材料累加法的新发展。 第三章 特种加工特种加工技术概述电火花加工电解加工高能束加工 主要不是依靠机械能，而是用其它能量（如电能、光主要不是依靠机械能，而是用其它能量（如电能、光 能、声能、热能、化学能等）去除材料。能、声能、热能、化学能等）去除材料。 工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、工具不

5、受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、 硬度和刚度均没有严格要求。硬度和刚度均没有严格要求。 一般不会产生加工硬化现象。加工变形小，发热少一般不会产生加工硬化现象。加工变形小，发热少( ( 或仅局限于工件表层加工部位很小区域内或仅局限于工件表层加工部位很小区域内) )，工件热，工件热 变形小，加工应力小，易于获得好的加工质量。变形小，加工应力小，易于获得好的加工质量。 加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度 和提高加工效率。和提高加工效率。 材料去除速度一般低于常规加工方法，这也是目前常材料去除速度一般低于常规加工方法，这也是目前常 规加工方

6、法仍占主导地位的主要原因。规加工方法仍占主导地位的主要原因。特种加工特种加工方法特点 机械过程利用机械力，使材料产生剪切、断裂，以去除材料。如超声波利用机械力，使材料产生剪切、断裂，以去除材料。如超声波 加工、水喷射加工、磨料流加工等。加工、水喷射加工、磨料流加工等。 热学过程通过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除材料，如电通过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除材料，如电 火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。 电化学过程利用电能转换为化学能对材料进行加工，如电解加工、电铸加利用电能转换为化学能对材料进行加工，如电解加工、电铸加 工工（金属离子沉积

7、）（金属离子沉积）等。等。 化学过程利用化学溶剂对材料的腐蚀、溶解，去除材料，如化学蚀刻利用化学溶剂对材料的腐蚀、溶解，去除材料，如化学蚀刻 、化学铣削等。、化学铣削等。特种加工特种加工分类(按加工机理和采用能源) 复合过程复合过程利用机械、热、化学、电化学的复合作用，去除材料。利用机械、热、化学、电化学的复合作用，去除材料。几种代表性特种加几种代表性特种加 工方法工方法电火花加工电火花加工电火花加工原理图进给系 统放电间隙工具电极工件电极直流脉 冲电源 工作液电解加工原理图电解液直流电 源泵工件阳极阴极进给工具阴极电解加工电解加工超超 声声 波波 加加 工工变幅杆超声 波发 生器振动方向工具

8、换能器工作液 喷嘴 工件激光加工激光加工激光器激光器工件工作台激光加工原理图光阑反射镜聚焦镜电源加工 方法 可加工 材料工具损损耗 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 Ra m 最低/平均主要适用范围围 电电火 花成 型任何导导 电电金属 材料， 如硬质质 合金钢钢 、耐热热 钢钢、不 锈钛锈钛 合 金等0.1/1030/30000.03/0.00310/0.04从数微米的孔、槽到数 米的超大型模具、工件 等，如各种类类型的孔、 各种类类型的模具电电火 花线线 切割较较小（可 补偿补偿 ）20/2000.02/0.0025/0.3

9、2切割各种二维维及三维维 直纹纹面组组成的模具及 零件，也常用于钼钼、 钨钨、半导导体材料或贵贵 重金属切削 电电解 加工 不损损耗 100/100000.1/0.011.25/0.16从微小零件到超大型工 件、模具的加工，如型 孔、型腔、抛光、去毛 刺等 电电解 磨削 1/501/1000.02/0.0011.25/0.04硬质质合金钢钢等难难加工 材料的磨削，如硬质质合 金刀具、量具等几种常见特种加工方法的综合比较加工 方法 加工 材料工具损损耗 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 Ra m 最低/平均主要适用范围围 超声 加

10、工任何 脆性 材料0.1/101/500.03/0.0 050.63/0.16加工脆硬材料，如玻璃、 石英、宝石、金刚刚石、硅 等，可加工型孔、型腔、 小孔等 激光 束加 工任何 材料 不损损耗（ 三种加工 ，没有成 型用的工 具）瞬时时去除率 很高，受功 率限制，平 均去除率不 高0.01/0.0 0110/1.25精密加工小孔、窄缝缝及成 型切割、蚀蚀刻，如金刚刚石 拉丝丝模、钟钟表宝石轴轴承电电子 束加 工 在各种难难加工材料上打微 小孔、切缝缝、蚀蚀刻、焊焊接 等，常用于制造大、中规规 模集成电电路微电电子器件离子 束加 工 很低 /0.01m/0.01对对零件表面进进行超精密、 超微

11、量加工、抛光、刻蚀蚀 、掺杂掺杂 、镀镀覆等几种常见特种加工方法的综合比较第四章 高速加工引言高速加工的定义高速加工的特点和应用高速加工和传统加工的区别高速加工的关键技术 采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进 给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质 量的现代加工技术。量的现代加工技术。 以切削速度和进给速度界定：切削速度和进给速度为以切削速度和进给速度界定：切削速度和进给速度为 普通切削的普通切削的5-105-10倍。倍。 以主轴转速界定：主轴转速以主轴转速界定：主轴转速 10000

12、r/min10000 r/min。高速加工定义和和SalomonSalomon曲线曲线 加工效率高，材料去除率是常规的3-5倍 刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具 和工件受力均小。切削速度高，吃刀量很小， 剪切变形区窄，变形系数减小，切削力降低 大概30%-90% 刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部 分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热 变形小，有效地提高了加工精度 刀具寿命长（高速切削刀具）。刀具受力小， 受热影响小，破损的机率很小，磨损慢高速加工的特点高速加工的特点 工件表面质量好。轴向和径向切深小，工件粗 糙度小;切削度高，机床激振频率远高于工艺 系统的固有频率，系统振动

13、很小，表面质量好 横向切削力很小，有利于加工细筋和薄壁，壁 厚甚至可1 3 0.05 轴轴承钢钢,多 孔石墨 成本很高,刚刚性 较较差,转转速和回转转 精度很高精密磨削，铣铣 削、雕刻、微小 孔钻钻削及抛光等 磁浮轴轴 承高速主 轴轴4 0.2 合金钢钢成本很高,结结构复 杂杂,刚刚性好,转转速和回 转转精度高加工中心 高速进给单元制造技术n导轨的基本要求：导向精度高、刚度大 、耐磨、运动灵活和平稳n导轨偶合面的结构形式n直线电机驱动 快速、精密、高精度和耐用。 显著减少摩擦力、间隙和磨损等机械传动的 影响 获得一致高精度的位移运动、动态位移和精 确定位 快速行程可达到60m/min。直线电机

14、驱动与滚珠丝杆间接驱动高速切削的刀具系统n刀具材料: 镀膜、超硬材料、刀具与工件材料相适 应n刀柄结构n接装刀具的模块：收缩夹头、液压膨胀夹头、力膨 胀夹头第五章逆向工程逆向工程概述逆向工程的数据采集技术逆向工程的数据处理技术逆向工程在模具制造中的应用 逆向工程 ( Reverse Engineering ),又称为 ,反求工程等 定义:逆向工程是将实物转变为CAD模型相关 的数字化技术,几何模型重建技术和产品制造 技术的总称,是将已有产品或实物模型转化为 工程设计模型和概念模型,在此基础上对已有 产品进行解剖,深化和再创造的过程逆向工程定义逆向工程定义逆向工程初始数据获得数字化模 型实现数字

15、化模 型的物化成品设计 人员操作 人员技术 要求测量 方案操作 规程CMM测绘 工具点云模型/ 测量数据模型/样件设计 标准工艺 标准设计 人员CAD/CAM 系统工艺 清单操作 规程操作 人员NC 机床NC 程序功能导向 ( Functionally-oriented ) 描述模式 ( Descriptive model ) 系统仿造 ( System as-is )合并调整点云曲率滤波点45,000,000 100,000划网格后处理合并反求 输出划网格滤波扫描逆向工程逆向工程逆向工程过程过程 逆向工程的关键技术1.实物（产品）尺寸的三维测量技术 2.测量数据的前处理技术。包括：测量数据的

16、坏点、测 量误差的去除，多视图测量数据的整体拼接，冗余数 据的去除，测量数据的简化和优化，等等 3.测量数据的CAD反向建模技术。包括：测量数据的分 割和曲面拟合，被测实物的CAD模型重构技术等。 4.逆向工程的接口技术。包括：测量数据与快速成形系 统的接口（STL文件），测量数据与CNC设备的接口（ DXF、IGES、点云文件），测量数据与CAD/CAM系统的 接口（DXF、IGES、STEP文件），以实现与现有的制 造设备、CAD/CAE/CAM等软件的数据交换。 新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计 已有零件的复制，再现原产品的设计意图 损坏或磨损零件的还原 数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊 接质量等，以及进行模型的比较 模具样品开发：汽、机车，电、资、通