冲压模具（三）的快速成型技术.doc

1、模具的快速成型技术冲压模具（三）摘要：本设计是对给定冲压模具进行简单的设计并用快速成型的技术对模具进行加工。快速成型技术可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型快速模具技术融合了快速成型技术、高分子材料应用、快速翻制工艺等新技术和新工艺, 可以快速并低成本地制造模具。快速成型技术既不同于传统的模腔内成型方式, 即受迫成型, 如铸、锻、挤压等; 也不同于毛坯切削成型,是一种基于离散堆积成型思想的数字化成型技术。关键词：冲压模具,快速成型技术，熔融沉积制造，快速制造Rapid prototypingtechnology-st

2、amping diemold(three)Abstract:The design is given a simple stamping die design and rapid prototyping techniques used for mold processing. Rapid prototyping technology without the need to prepare any mold, tool and tooling fixtures directly accept the product design (CAD) data, quickly create new pro

3、ducts, prototypes, molds or models rapid tooling technology combines rapid prototyping technology, high application of molecular materials, new technologies and rapid cloning technology and other new technology, you can quickly and cost-effectively manufacture of molds. Rapid prototyping technology

4、is different from the traditional mold cavity molding methods, namely forced molding, such as casting, forging, extrusion, etc.; also from rough cutting molding, forming a discrete accumulation of ideas based on digital prototyping technology.key words：Stamping die, rapid prototyping technology, fus

5、ed deposition manufacturing, rapid manufacturing目 录1绪论11.1论文研究目的及意义11.2本课题的主要研究方法21.2.1本课题的要求21.2.2本课题的研究手段31.3文献综述32冲压模具的设计42.1冲压件的分析42.2工艺方案的拟定52.3工艺设计52.3.1计算毛坯尺寸52.3.2确定排样方案72.3.3计算各工序压力82.3.4选压力机及确定压力中心102.4模具的结构122.5凹凸模尺寸计算132.6其他重要零件的选用172.6.1成形零件172.6.2支撑固定零件173快速成型193.1快速成型原理及特点193.2快速成型的工艺

6、过程193.3快速成型的工艺类型203.3.1熔融沉积制造的特点223.3.2熔融沉积快速成型工艺的基本原理233.3.3熔融沉积快速成型工艺过程243.4以本文设计凸模为例的快速成型过程244.三坐标测量机284.1三坐标测量机的结构284.2三坐标测量机的工作原理284.3三坐标测量与快速成型的关系284.4用三坐标测量机测量模具295总结316设计心得32主要参考文献33致 谢35I1绪论1.1论文研究目的及意义快速成型技术是在现代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。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特

7、点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是分层制造，逐层叠加。快速成型技术可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型快速成型技术可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的去除法到今天的增长法，由有模制造到无模制造。快速成型技术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

8、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。快速成型技术是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型快速成型应用于模具加工的技术简称为快速模具技术。快速模具技术融合了快速成型技术、高分子材料应用、快速

9、翻制工艺等新技术和新工艺, 可以快速并低成本地制造模具。快速成型技术既不同于传统的模腔内成型方式, 即受迫成型, 如铸、锻、挤压等; 也不同于毛坯切削成型, 即去除成型, 如车、 铣、 钻等, 而是一种基于离散堆积成型思想的数字化成型技术。快速成型技术带来了模具制造业的革命。采用传统的模具加工方法, 制造周期长且成本高, 难以适应市场的急速变化。快速成型配合传统制模技术不仅适合单件小批的模具快速制造, 而且能适应各种复杂的模具快速制造, 可精确地制作出模具的型芯和型腔, 可直接用于注射过程制作塑料样件, 以便发现和纠正出现的错误。运用 快速成型技术与采用传统的数控加工制造模具相比, 其生产周期

10、缩短 1 / 3 1/ 10, 制造费用降低 1 / 3 1/ 5。冲压模具设计与制造包括冲压工艺设计、模具设计与模具制造三大基本工作。冲压工艺设计是冲模设计的基础和依据。冲模设计的目的是保证实现冲压工艺。冲模制造则是模具设计过程的延续，目的是使设计图样通过原材料的加工和装配，转变为具有使用功能和使用价值的模具实体。1.2本课题的主要研究方法1.2.1本课题的要求将图1.1的冲压件进行设计并用快速成型的方法将模具进行图1.11.2.2本课题的研究手段（1）将图1.1的冲压模具进行设计。（2）利用Pro-E绘出模具装配图和凹凸模零件图 随着计算机技术的发展，制造相关的模具设计与制造技术已经逐渐实

11、现了数字化，Pro-E是具有相关数据库的CAD/CAM/CAE参数化软件，利用它可以进行零件设计、装配、模具设计、分析和动态模拟仿真等。在此过程中，通过Pro/Engineer的模具模块将在三坐标测量中获得的冲压模具相关测量数据进行建模，并对模具CAD模型进行切片处理。（3）用快速成型机将模具各部分零件进行烧结。将切片处理后的数据输入到快速成型机床中，在快速成型机床上数控系统控制激光头，烧结快速成型材料制造出模具的各部分零件。再通过相关后处理工艺，最终装配成冲压模具。1.3文献综述本文撰写过程中的主要参考文献有由姜奎华主编的冲压工艺及模具设计，朱林泉主编的快速成型与快速制造技术以及由刘东华主编

12、的激光快速造型技术及其应用，文献涉及期刊、专著、论文集、学位论文及标准等内容包括模具设计、模具制造、快速成型等。同时在论文撰写过程中梁红玉老师的给予了很大的指导与帮助。2冲压模具的设计2.1冲压件的分析本课题研究所选的冲压件如图2.1图2.1工件图：如图2.1所示材料：10#钢板厚：2.5mm产品所用的材料为10#钢,其力学性能如下：=260340Mpa,b=300440 Mpa,s=210Mpa。（冷冲压工艺与模具设计P322），零件图上未注公差等级，属自由尺寸，按IT12级确定工件尺寸的公差.该制件形状简单，尺寸较小，厚度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：该冲裁件的材料，具有较好的可

13、冲压性能。由于板料厚度一般，且在各个转角出均有圆角过渡，比较适合冲裁。有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。本零件采用的是2.5mm的10#钢板料带冲压而成,由图而知该图的零件外形尺寸不大且外形简单，要求的精度也不高。但有两个地方，是U形弯曲的，弯曲方向一样，所以一次冲裁很难完成。该零件有两个直径7的孔。由于孔的尺寸大于料厚所以不属于深孔冲裁，故没有必要对小孔模采取保护措施，所以对凸模不需要进行强度校核。从材料来说，该零件比较薄，便于成型，故该零件有利于冲压成型。2.2工艺方案的拟定根

14、据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案为级进模。级进模结构复杂；难以制造。有较高的生产效率且能保证制件的精度。在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。2.3工艺设计2.3.1计算毛坯尺寸（1）展开尺寸的计算 弯曲件毛坯的展开尺寸是根据变形中性层长度不变的原理来求出的，对于变形程度很小或

15、对尺寸要不高的弯曲件来说，可以近似的认为变形中性层与毛坯的断面中心相重合，这时，中性层的位置为=r+t/2式中 r弯曲件内层的弯曲半径 t板料的厚度，而当需要精确的求出弯曲毛坯的展开长度时，就必须精确的求出变形中性层的位置。确定位置之后就可以进行毛坯展开长度的计算了，这需要一个中性层的位移系数，此系数对于弯曲形状及弯曲程度不同，数值也不同，需要根据实际的模具调节展开尺寸。本产品，尺寸没标公差，属于自由公差，可以直接按毛坯的断面中性层尺寸计算，弯曲公式是L=L1+2L2+2R经过实际计算 L1=96此尺寸目前是待定，在实际生产时需调节。展开图纸如下图所示：图2.2外形最大尺寸为长度Dmax=96外形最大尺寸为宽度dmax=51，材料厚度为2.5，由冲压工艺与模