1、冲压模具的快速成型 摘要：近年来，快速成型技术和逆向工程技术发展迅速，尤其是模具制造领域应用非常广泛，将快速成型技术与逆向工程技术相结合，可以在已有样件或原型的基础上进行复制和产品的创新再设计，缩短新产品的设计和研制周期，适应市场的多品种、小批量的快速响应能力。关键字：快速成型技术，特点，分析，前景，三坐标测量Rapid prototyping of progressive metal stamping toolsAbstract: in recent years, the rapid prototyping technology and reverse engineering technol
2、ogy has developed rapidly, especially in mould manufacturing field of application is very broad, combining rapid prototyping technology and reverse engineering technology, can be on the basis of the existing samples or prototypes to reproduce and products innovation design, shortening the period of
3、the design and development of new products, to adapt to the market many varieties, small batch, fast response ability.Key words: rapid prototyping technology, characteristics, analysis and prospect, three coordinate measuring目 录前 言11 概述21.1冲压模具介绍21.2快速成型概述31.3 快速成型系统的基本工作原理41.4快速成型制造的发展42 RPM技术的原理和特
4、点62.1 RPM技术的原理62.2 RPM技术发热内涵72.2.1实体自由成型制造（SFF）82.2.2直接CAD制造（DCM）82.2.3 离散堆积制造（DCM）82.2.4 即时制造（IM）82.2.5 分成制造（LM）92.2.6 材料添加制造（MIM）92.3 RPM技术的特点93 几种常用的RPM方法113.1立体光刻（Stereo Lithography Apparatus，SLA）113.2 分层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）113.3 选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）123.4 熔融
5、沉积成形（Fused Deposition Modeling，FDM）124 三坐标测量数据处理步骤14参考文献33致 谢34前 言 快速成型(rapid prototyping, RP)技术是在计算机技术、数控技术、激光技术和新材料上的基础上发展起来的一种先进制造技术。它具备如下特点：原形的复制性、互换性高、制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期缩短70%以上，高度技术集成，实现了设计制造一体化；制造原型所用的材料不限，各种金属与非金属材料均可使用，因而，得到广泛应用。快速成型技术自80年代问世
6、以来，在成型系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模技术（rapid tooling ，RT）和快速制造技术（rapid manufacturing ，RM）的发展。快速成型技术（RP）是制造技术的一次飞跃，它从成型原理上提出了一个全新点的思维模式，即将计算机辅助设计（CAD），计算机辅助制造（CAM）。计算机数字控制（CNC）、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体，依据计算机构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息由成型头在控制系统的控制下，选择性的固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面的轮廓，并逐渐顺序堆加成三维工件。经过十余
7、年的发展，目前已成熟的快速成型技术的与商品化的快速成型机有SLA、LOM、SLS、FDM、及TDP等型号，被广泛地应用于工业和医疗领域，已取得了丰硕的成果。同时快速成型技术还派生了一个全新的领域快速模具制造，以供批量生产塑料件或金属件。例如。可根据RP原型零件复制硬环氧树脂模具，生产塑料件或注塑模；根据RP原型零件复制硅橡胶模具，生产塑料件或注塑模等等。但是由于该技术的成本高，制件的精度、强度和耐久性等方面还不能满足用户的期望，暂时阻碍了RP技术的推广和普及。但是该技术近年来迅速在我国的工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。快速自动成型技术为企业提高竞争力提供
8、了一种先进的手段。1 概述1.1冲压模具介绍 冲压模具-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方
9、面来分类。一般可按以下几个主要特征分类：（1）根据工艺性质分类a.冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。b.弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。c.拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。d.成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。（2）根据工序组合程度分类a.单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。b.复合模
10、 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。c.级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）依产品的加工方法分类 依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。a. 冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯
11、曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。 1.2快速成型概述 21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对其产品小批量多品种要求的严峻挑战。在制造业日趋国际化得状况下，缩短产品开发周期、减少新产品的投资风险和开发成本，已成为企业获取利润和赖以生
12、存的关键。 快速成型技术(rapid prototyping, RP)就是直接从计算机设计方案产生三维实体的快速成型技术，涉及机械工程、自动控制、激光、计算机、材料等多个学科，是由现代制造技术迅速发展的需要应运而生的，快速成型技术自20世纪80年代问世以来，在成型系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模（rapid tooling ，RT）、快速制造（rapid manufacturing ，RM）的发展，90年代终末期是RP技术蓬勃发展的阶段。在科技部的领导和支持下，全国先后成立了近10家旨在推广应用RP技术的“快速原型制造技术中心”，863/CIMS课题专家组还将快速成型技术纳入发
13、展项目。因而，该技术近半年迅速在我国的工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。快速成型技术是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成型技术总称。它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。快速成型技术把复杂的三维制造转化为二维叠加，在不用模具和工具的条件下，堆积成型几乎任意复杂的零部件，极大的提高了生产效率和制造柔性。快速成型技术发展非常迅速，目前已形成了相当大的市场。与
14、数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造技术一起，已成为现代模型、模具、和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等设计制造领域得到了广泛应用。1.3 快速成型系统的基本工作原理RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是分层制造、逐层叠加。这种工艺可以形象地叫做增长法或加法。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个
15、积分的过程。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法1.4快速成型制造的发展 国际上首台快速成型机于1987年诞生于美国，是由美国3DSystems公司制造的快速成型系统SLA-1，采用立体光刻法的快速成形制造系统。 1998年在我国上海举行的第七届国际模具技术和设备展览会上，美国、日本、德国、新加坡等国都展出了RPM设备。 目前全世界已有2000多台RPM系统投入使用。我国RPM技术的研究始于1991年。 清华大学、西安交通大
