快速成形与快速制造技术课件-21

1、3-1 3-1 概述概述 采用模具生产零件具有效率高、质量好、节约能源、原材采用模具生产零件具有效率高、质量好、节约能源、原材料、成本低等一系列优点，集中体现了现代先进制造技术实现料、成本低等一系列优点，集中体现了现代先进制造技术实现优质、高效、低耗、清洁生产的思想，已成为当代工业生产的优质、高效、低耗、清洁生产的思想，已成为当代工业生产的重要手段。重要手段。汽车、家电、仪器仪表和电子通讯等产品中，汽车、家电、仪器仪表和电子通讯等产品中，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。 传统的模具设计与制造过程复杂、耗时长、费用高，往往传统的模具设计与制造过程复杂、耗时长、

2、费用高，往往成为产品设计制造的瓶颈。要设计制造出一副适用的模具，往成为产品设计制造的瓶颈。要设计制造出一副适用的模具，往往需要经过设计、制造、试模、修模的多次反复，致使模具制往需要经过设计、制造、试模、修模的多次反复，致使模具制造周期长、成本高、甚至可能造成模具报废，难以适应快速响造周期长、成本高、甚至可能造成模具报废，难以适应快速响应市场的需求。应市场的需求。一、模具制造技术一、模具制造技术冲压模冲压模（板材冲压成形） 普通冲裁模级进模复合模精冲模拉深模弯曲模成形模切断模其它冲压模塑料模塑料模热塑性塑料注射模热固性塑料注射模热固性塑料压塑模挤塑模吹塑模真空吸塑模其它塑料模锻造模锻造模热锻模冷

3、锻模金属挤压模切边模其它锻造模铸造模铸造模压力铸造模低压铸造模失蜡铸造模翻砂金属模橡胶膜橡胶膜 橡胶注射成型模橡胶压胶成型模橡胶挤胶成型模橡胶浇注成型模橡胶封装成型模其它橡胶模拉丝模拉丝模热拉丝模冷拉丝模无机材料成型模无机材料成型模玻璃成型模陶瓷成型模水泥成型模其它无机材料成型模玻璃玻璃模具模具铸造铸铁模具铸造不锈钢模具其它模具其它模具食品成型模具包装材料模具复合材料模具合成纤维模具其它类未包括的模具二、传统模具分类：二、传统模具分类：冲压是什么冲压是什么? ? 冲孔冲孔 环顾四周，您就会发现我们的身边有着为数众多的冲压环顾四周，您就会发现我们的身边有着为数众多的冲压加工的产品。加工的产品。

4、冲压机械是通过装载冲压模具冲压机械是通过装载冲压模具( (以下称模具以下称模具) )后进行冲压加后进行冲压加工的。模具由一对刀具工的。模具由一对刀具( (工具工具) )组成。如果您联想一下剪刀就不组成。如果您联想一下剪刀就不难理解了。首先将一片刀具装在冲头上，另一片刀具固定在垫难理解了。首先将一片刀具装在冲头上，另一片刀具固定在垫枕部上。枕部上。 将铁板放在刀具与刀具之间，冲头下降时铁板就会将铁板放在刀具与刀具之间，冲头下降时铁板就会被切断。这一对刀具就是模具。被切断。这一对刀具就是模具。 冲压模具冲压模具( (冲压加工冲压加工) )实例实例-之之1 1 剪断加工剪断加工 ( (切断铁板切断铁

5、板完全分离完全分离) ) 3 3）切开，去掉一部分）切开，去掉一部分 2 2）外形切割）外形切割( (外切割外切割) )、侧面切割，呈开放型曲线的完全分离、侧面切割，呈开放型曲线的完全分离 1 1）打眼儿）打眼儿( (穿孔穿孔) )，打洞，打洞冲孔冲孔 4 4）切断）切断( (剪切剪切) )，完全分离，完全分离 。冲压模具冲压模具( (冲压加工冲压加工) )实例实例-之之2 2 弯曲模弯曲模除弯成除弯成V V字型的字型的V V弯曲之外，还有弯曲之外，还有L L字弯曲、台阶字弯曲、台阶状的状的Z Z字弯曲、字弯曲、N N字弯曲、帽型弯曲等；弯成筒型的卷边加字弯曲、帽型弯曲等；弯成筒型的卷边加工工

6、( (蝶板弯曲蝶板弯曲) )、圆型弯曲、圆型弯曲 、扭转弯曲等。、扭转弯曲等。冲压模具冲压模具( (冲压加工冲压加工) )其它案例其它案例 加工成有底的容器状加工成有底的容器状 ，一边抻拉素材一边施加力量，一边抻拉素材一边施加力量，制成符合穿孔器和冲模形状制成符合穿孔器和冲模形状的产品。的产品。 冲压模具还能进行许多种加工、这里只介绍上述加工的几冲压模具还能进行许多种加工、这里只介绍上述加工的几种应用及组合。种应用及组合。 半穿孔、凸出、打通、切弯、压瘪、打钢印、半穿孔、凸出、打通、切弯、压瘪、打钢印、修边、细冲切等修边、细冲切等 冲压模具冲压模具图图1 装配好的金属电弧喷涂模具装配好的金属电

7、弧喷涂模具凸模凹模压边圈切掉压边面前后冲压样件形状切掉压边面前后冲压样件形状塑料加工模具：塑料加工模具：按塑料的类型可分按塑料的类型可分热固性塑料压模和热塑性塑料注射模两大类。热固性塑料压模和热塑性塑料注射模两大类。 吉利摩托车零件吉利摩托车零件CAD模型模型1、注射模：、注射模： 塑料在注射机上装有螺杆搅拌的料筒内受热进行塑化，达塑料在注射机上装有螺杆搅拌的料筒内受热进行塑化，达到半熔融状态时，在压力作用下熔料通过模具的注射系统进到半熔融状态时，在压力作用下熔料通过模具的注射系统进入到有一定温度的型腔内固化成塑料制品。工艺成型周期短，入到有一定温度的型腔内固化成塑料制品。工艺成型周期短，生产

8、效率高，这种模具在热固性塑料注射机上使用。生产效率高，这种模具在热固性塑料注射机上使用。2、吹塑模、吹塑模： （各种塑料瓶、塑料桶等各种塑料瓶、塑料桶等）3、吸塑模：、吸塑模： （各种塑料杯等各种塑料杯等）精密铸造（消失模铸造）精密铸造（消失模铸造）美国齿轮箱体泡沫美国齿轮箱体泡沫美国齿轮箱体铸件美国齿轮箱体铸件目前，我国制造企业产品开发速度与国外有巨大差距目前，我国制造企业产品开发速度与国外有巨大差距: : 1) 1) 国外机电产品开发周期一般为国外机电产品开发周期一般为3 36 6个月，而我国机电产品开个月，而我国机电产品开发周期为发周期为2424个月个月; ;2) 2) 一款新型汽车开发

9、周期为一款新型汽车开发周期为19192424个月，我们汽车开发周期一个月，我们汽车开发周期一般为般为3-53-5年；年；3 3）波音）波音777777使用数字化技术使开发周期缩短了使用数字化技术使开发周期缩短了5555个月；而我们个月；而我们的飞豹飞机设计用了的飞豹飞机设计用了1010年，开发与定型又用了年，开发与定型又用了1010年。年。 面向新产品开发的模具快速制造集成系统以面向新产品开发的模具快速制造集成系统以RPRP技术为中心，技术为中心，前端前端CAD/RECAD/RE和和RPRP组成产品快速设计和评价组合，后端组成产品快速设计和评价组合，后端RPRP、RTRT技技术组成模具快速制造

10、组合。术组成模具快速制造组合。 传统的模具制造过程基本上以机械加工为主，往往模具传统的模具制造过程基本上以机械加工为主，往往模具型面复杂时，生产率很低，甚至无法制造。根本无法适应在激型面复杂时，生产率很低，甚至无法制造。根本无法适应在激烈的市场竞争条件下，要求产品小批量、多品种、换代快的发烈的市场竞争条件下，要求产品小批量、多品种、换代快的发展趋势。展趋势。 快速模具可以分为两大类：快速模具可以分为两大类： 原型的快速设计和自动制造也保证了工具的快速制造。原型的快速设计和自动制造也保证了工具的快速制造。无需数控铣削，无需电火花加工，无需任何专用工装和工具，无需数控铣削，无需电火花加工，无需任何

11、专用工装和工具，直接根据原形而将复杂的工具和型腔制造出来是当今直接根据原形而将复杂的工具和型腔制造出来是当今 Rapid Tooling Rapid Tooling 的最大优势。一般来说，采用的最大优势。一般来说，采用RPRP技术模具技术模具制造时间和成本均为传统技术的制造时间和成本均为传统技术的1/31/31/51/5。3-2 3-2 快速模具制造技术概念与分类快速模具制造技术概念与分类1 1）直接模具制造）直接模具制造 2 2）间接模具制造）间接模具制造 目前，已有目前，已有2020多种工艺在工业生产实际中得到多种工艺在工业生产实际中得到应用应用, ,正在接受市场的考验。正在接受市场的考验

12、。 应用快速成形方法快速制作模具的技术应用快速成形方法快速制作模具的技术 称为快速模具技术称为快速模具技术 （RT-Rapid ToolingRT-Rapid Tooling）一、一、 直接制造非金属模具（软模）直接制造非金属模具（软模）3-3 3-3 直接制模技术直接制模技术1 1、利用、利用LOMLOM工艺制造木模工艺制造木模 LOM纸制模具，坚如硬木，并耐纸制模具，坚如硬木，并耐200200C C高温，经过表面高温，经过表面打磨后，可做低熔点合金模具，或样件试制用的注塑模打磨后，可做低熔点合金模具，或样件试制用的注塑模(200-(200-250250C)C)、精密铸造用的蜡模成型模、还可

13、以代替砂型铸造用、精密铸造用的蜡模成型模、还可以代替砂型铸造用的木模。的木模。2 2、利用、利用SLSL工艺制造树脂模工艺制造树脂模 利用利用SLSL工艺制造树脂模强工艺制造树脂模强度和韧性较好，可做小批量塑度和韧性较好，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工艺制造树脂模工艺制造树脂模 利用利用SLSSLS工艺直接制造树脂模，做小批量塑料件制造的工艺直接制造树脂模，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、包装盒，如塑料杯、包装盒等）；也可以做型腔模（如形状复杂的不易加工的型腔模具，等

14、）；也可以做型腔模（如形状复杂的不易加工的型腔模具，鞋模、玩具等）。鞋模、玩具等）。二、二、 直接制造金属模具直接制造金属模具1 1、利用、利用SLSSLS工艺制造金属模具工艺制造金属模具 1）金属粉末大功率激光烧结成型技术：）金属粉末大功率激光烧结成型技术：利用高功率激光利用高功率激光（1000W1000W以上）对金属粉末进行扫描烧结，逐层叠加成型，成以上）对金属粉末进行扫描烧结，逐层叠加成型，成型件经表面后处理（打磨、精加工）即完成模具制作，制作的型件经表面后处理（打磨、精加工）即完成模具制作，制作的模具可以作为压铸模、锻模使用。模具可以作为压铸模、锻模使用。 但该方法制造的模具表面粗糙度

15、高，相当于砂型铸件的表但该方法制造的模具表面粗糙度高，相当于砂型铸件的表面光洁度，在使用前需要精加工。面光洁度，在使用前需要精加工。金属粉末大功率直接烧结存在的问题：金属粉末大功率直接烧结存在的问题：1 1）成型设备昂贵，体积大、运行成本高、不便推广和维护；）成型设备昂贵，体积大、运行成本高、不便推广和维护；2 2）成型过程中加工参数难于控制，）成型过程中加工参数难于控制，加工工艺难度大加工工艺难度大，在烧结，在烧结过程激光功率过高将使熔融金属发生流动，导致成型件表面过程激光功率过高将使熔融金属发生流动，导致成型件表面质量差、精度低；激光功率低又会使金属粉末材料熔接性差，质量差、精度低；激光功

16、率低又会使金属粉末材料熔接性差，是成型件性能达不到使用要求；是成型件性能达不到使用要求；3 3）成型后残余应力较大，不易控制。）成型后残余应力较大，不易控制。 2) 2) 混合金属粉末直接烧结：混合金属粉末直接烧结： 如：如：金属金属树脂混合粉末、表面包裹聚酯的金属粉树脂混合粉末、表面包裹聚酯的金属粉等。等。 * * 工艺简单，利用一般的工艺简单，利用一般的SLSSLS设备即可完成；设备即可完成； * * 但是金属间的强度和密度不如金属粉末大功率直接烧结。但是金属间的强度和密度不如金属粉末大功率直接烧结。2 2、利用、利用LOMLOM工艺制造金属模具工艺制造金属模具 LOM工艺采用金属箔作为成型材料，可以直接制造铸造工艺采用金属箔作为成型材料，可以直接制造铸造用用模具。批量生产金属铸件。模具。批量生产金属铸件。3 3、直接制造铸造用模具、直接制造铸造用模具 采用采用SLS、FDM工艺，利用蜡粉或蜡丝直接制造出精密工艺，利用蜡粉或蜡丝直接制造出精密铸造用的蜡模；采用铸造用的蜡模；采用SLA、LOM、FDM、SLS制造出消失性制造出消失性树脂模，再利用传统的精铸工艺，进行涂壳、焙烧等，得到精树脂模，再利用传统的精铸工艺，进行涂壳、焙烧等，得到精密铸造用的型壳，进行精密铸造件生产；如发动机