1、冲压模具的快速成型摘要:模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品结构和生产过程，对模具行业也是如此，模具制造现代化正成为国内外模具业发展的一种趋势。快速成型制造（Rapid Prototyping & Manufacturing，RP&M）技术，是上世纪80 年代中期速发展起来的应用于制造业的先进制造技术。将快速成型技术应用与模具的制造，利用快速原型作母模来翻制模具，便产生了基于快速原型的快速模具制造技术（Rapid Tooling，RT）。本文以一套模具为例，首先采用三坐标测量机对其各部分进行测量，在获得精准测量数据后，采用快速成型制造工艺对其进
2、行制造，以此来阐述模具的快速成型制造这一技术。关键词：模具、模具制造、快速成型、三坐标测量机Rapid Prototyping of Press toolAbstract: Mold industrial production is the basic technical equipment which is widely used in industrial production .The emergence of advanced manufacturing technology is rapidly changing the product mix and production proc
3、ess of manufacturing, the same holds true for the mold industry. Mould manufacturing modernization is becoming a trend of the development of the mould at home and abroad. Rapid Prototyping Manufacturing (Rapid Prototyping & Manufacturing, RP&M) technique was developed in the mid - 1980s, applied in
4、the advanced manufacturing technology of manufacturing industries, rapid prototyping is used as the master pattern to the mold, then to produce a rapid tooling which is based on rapid prototype manufacturing technology (Rapid Tooling, RT).In this paper, based on a set of mould as an example, the Coo
5、rdinate Measuring Machine can be used to measure the parts. After obtaining accurate measured data, the adoption of rapid prototyping manufacturing technology is aim to state the technology of the rapid prototype manufacturing.Keywords: Mold Mold manufacturing Rapid prototyping Coordinate measuring
6、machine目 录1.绪论11.1课题的提出的背景及意义11.2论文研究的主要内容及研究手段21.2.1本文研究的主要内容21.2.2本文研究的主要手段21.3本文的主要参考文献22. 冲压模具及冲压模具传统制造工艺42.1冲压与冲压模具的概念42.1.1冲压成形基本问题42.1.2冲压模具基本结构52.2模具传统制造工艺概述62.2.1模具制造的基本要求与特点62.2.2模具制造的工艺路线72.2.3模具传统的主要加工方法82.3冲裁模的传统制造工艺102.3.1冲裁模凸模和凹模的主要技术要求102.3.2冲裁模凸模和凹模的传统制造工艺过程102.3.3冲裁模的装配和调整153. 快速成型
7、173.1快速成型与快速成型技术概述173.2快速成型技术的原理173.3快速成型基本工艺过程183.3.1三维模型构造183.3.2三维模型的近似处理183.3.3三维模型的切片处理193.3.4截面加工193.3.5截面叠加193.3.6后处理193.4快速成型的主要工艺方法及分类203.5熔融沉积快速成型工艺213.5.1熔融沉积快速成型工艺的基本原理213.5.2熔融沉积快速成型材料223.6冲裁模的熔融沉积快速成型工艺过程233.6.1前处理233.6.2成型263.6.3后处理273.7熔融沉积快速成型工艺因素分析273.7.1熔融沉积快速成型工艺主要影响因素分析273.7.8 冲
8、裁模熔融沉积快速成型时所遇问题分析及解决304.三坐标测量机314.1三坐标测量机概述314.2三坐标测量机的基本原理及组成314.2.1三坐标测量机的基本原理314.2.2三坐标测量机的基本组成324.3三坐标测量机的分类334.4三坐标测量机的测量系统344.4.1标尺系统344.4.2测头系统354.4三坐标测量机的控制系统工作原理374.4.1手动型与机动型控制系统374.4.2 CNC型控制系统374.4.3测量进给控制384.5三坐标测量机软件系统384.5.1编程软件394.5.2测量软件包394.5.3系统调试软件394.5.4系统工作软件404.6三坐标测量机的应用405.总
9、结415.1论文撰写过程总结415.2课题研究得出结论415.3展望42参考文献43致谢45II1.绪论1.1课题的提出的背景及意义产品的制造离不开模具，而模具的设计、制造是一个多环节、多反复的复杂过程。传统的模具制造要用到车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工方法，才能得到所需的模具形状和尺寸。要设计和制造出一副合格的模具，往往需要经过由设计、加工到试模的多次反复，因此模具制作成本高、周期长，而且精度不易保证，有时甚至造成模具的报废。当前，随着人类进入信息时代和全球化统一市场的形成，企业间的竞争愈来愈激烈，产品更新的周期越来越短，对产品的质量要求也越来越高，传统模具生产已很难适应当前的形势。快速成型
10、制造技术（Rapid Prototyping，RP）是20世纪80年代后期发展起来的一种先进制造技术，它将现代计算机辅助技术、激光加工技术及新材料技术集于一体，其原理是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理，得到一系列的二维截面轮廓，然后用激光束或其它方法切割、固化或烧结某种状态材料，得到一层层的产品截面并逐步叠加成三维实体。RP技术摒弃了传统机械加工的材料“去除”加工法，而采用全新的材料“增长”加工法，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。目前，这一新技术在工业发达国家中己被应用于航空航天、汽车制造、医疗器械以及家电等行业中，其中汽车制造业中应用所占的比例最大，约占25%左右。随着近
11、年来RP技术迅速发展，出现了一个新领域快速模具制造（Rapid Tooling，RT）。RT采用RP技术直接或间接制造模具，只需传统加工方法的1030%工时和2035%的成本，既大大提高了新产品的研制速度，又节省了新产品试制和模具制造的费用，因此，该技术一问世便得到人们的高度重视，成为企业提高竞争力的有力手段。随着计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，快速原型及快速制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多。快速制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产使用要求的特点，可以迅速响应市场和用户需求的变化,加快产品投放市场的速度，对于形状比较复杂的中小型
12、模具，具有比较显著的综合经济效益。本文“冲压模具的快速成型”，正是在这种背景下提出的。虽然这一课题早有提出及研究，但撰写本文目的在于对冲模具的快速成型这一技术进行详细阐述。1.2论文研究的主要内容及研究手段1.2.1本文研究的主要内容本文以一套冲压模具为例，详细阐述了模具快速成型的基本过程、方法，以及模具快速成型过程常采用的设备、软件等，并对模具的传统制造工艺以及先进制造工艺进行了比对。本文共分五章，第一章绪论，介绍了这一课题产生的背景及这一课题研究的主要内容；第二章冲压模具简介，以本文所选定的冲压模具为例，介绍了冲压模具的基本结构以及传统制造工艺。第三章冲压模具的快速成型，该章详细介绍了快速
13、成型技术的同时，结合选定的冲压模具介绍了冲压模具快速成型的方法。第四章三坐标测量机的应用，该章重点介绍了现今机械领域先进的测量设备“三坐标测量机”，并结合冲压模具的测量详细介绍了其使用方法，三坐标测量机与快速成型设备的结合应用，不失为是一种先进的“反求”理论。第五章总结，对本文的研究结果以及研究中发现的问题做了总结，并对这一课题中存在的不足提出了展望。1.2.2本文研究的主要手段研究过程中，首先选定一套冲压模具；然后采用三坐标测量机对其进行测绘工作，结合模具的设计、制造得到二维图后用Pro/E对模具的各部分进行三维建模；再对三维模型进行数据处理转化为快速成型设备系统可识别的文件；最后通过快速成
14、型设备获得快速原型，并将快速原型进行装配，进行模具结构的合理性检验等工作。1.3本文的主要参考文献在本文撰写过程中，重点参考了由王广春、赵国群等主编的快速成型与快速模具制造技术及其应用一书，该书详细阐述了快速成型技术，并将快速成型技术与模具的制造结合在一起，为快速模具制造提供了理论基础。除此之外还参考了由太原理工大学张昌明于2006年5月撰写的硕士学位论文基于RP的快速模具制造技术研究。本文的撰写过程中所收集的参考文献内容涉及到了测量技术、模具设计、模具制造、快速成型技术等，所收集文献类型涉及到期刊、专著、论文等，在此不一一列出，详见“参考文献”。同时，特别感谢太原工业学院梁红玉教授在本文的撰
15、写过程中给予的大力的帮助与指导。2. 冲压模具及冲压模具传统制造工艺2.1冲压与冲压模具的概念2.1.1冲压成形基本问题（1）冲压基本概念冲压是一种先进的材料（金属或非金属）加工方法，它是建立在材料塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工，以获得要求的零件形状、尺寸和精度。冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序（二维冲压工序）和成形工序（三维冲压工序）两类。分离工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序包括落料、冲孔、剪切、切断、切槽切口和切边等几大类，其所用的冲模可通称为冲裁模，其中有代表性的为落料模、冲孔模、切边模以及包含多道工序的复合模和连续模。成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未超出抗拉强度极限，使板料产生塑性变形，称为具有一定
