压铸模具（二）快速成型技术研究.doc

1、任务书设计题目：压铸模具（二）快速成型技术研究1设计的主要任务及目标通过查阅相关资料文献，了解快速成型机的结构和各项参数及其工作原理；进行模具的拆装，了解压铸模具动定模的结构和设计过程；了解三坐标测量机的结构和工作原理，熟悉其操作过程并测量动定模的尺寸；用三维绘图软件绘制出动定模的实体模型；用快速成型机烧结出模具模型；比较原始模具和加工得到的模具模型，对其差别进行归纳总结；按照学校要求编写毕业设计论文。2设计的基本要求和内容（1）了解快速成型机和三坐标测量机的工作原理；（2）对模具进行拆装，了解模具的结构，找出动定模进行测绘；（3）用三坐标测量机测量模具，用三维绘图软件做出模具的三维实体模型；

2、（4）用快速成型机烧结出模具的模型，完成其它相关零件的绘制；（5）编写毕业设计论文，总结设计取得的效果和体会，提出自己的论点和建议；3主要参考文献1 刘伟军.快速成型技术及应用M.北京:机械工业出版社.2 牛永红,罗海玉.快速成形技术及研究动向J. 天水师范学院学报,2004,24（2）：23-25.3 梁荣茗等.三坐标测量机的设计、使用、维修与检定.北京：中国计量出版社，2001.4 李春祥,彭淑慧,谢鹏寿.快速成型技术原理及应用J.甘肃工业大学学报,2000,26(3):89-90.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1分析课题要求，拟定开题报告；2013.122014.3.142熟悉相

3、关设备及操作流程2014.3.152014.4.243整理资料，进行中期检查2014.4.244编写论文2014.4.252014.5.255整理论文，准备答辩2014.5.262014.6.10压铸模具（二）快速成型技术研究摘要：本文阐述了压铸模具与快速成型技术的基本概念，分析了快速成型技术的国内外发展现状和成型方式。详细的介绍了几种常见的快速成型方法的工作原理和特点以及三坐标测量机的工作原理和结构特征。重点讨论了利用快速成型技术制作模具的工艺过程。利用快速成型技术进行压铸模具制造能够改善传统的压铸模具制造周期长，成本高，精度低的问题，带来更大的经济和社会效益。关键词：快速成型，压铸模具，原

4、理，三坐标测量The Research about Rapid Prototyping Technology of Casting MouldAbstract：The thesis introduces the basic concepts of casting mould and rapid prototyping technology, analysis the development status of rapid prototyping technology at home and abroad and the forming method. At the same time, the

5、 thesis describes the operating principle and characteristics of several common rapid prototyping methods, the operating principle and structure characteristics of CMM. On the other hand, the technological process of making mould using rapid prototyping technology has mainly discussed.Combined with

6、the mould manufacturing and rapid prototyping technology can improve the long manufacturing cycle, high cost, and low precision problems of the traditional casting mould, thus bring greater economic and social benefits.Key Words：Rapid prototyping，Casting mould，Principle，CMM目 录I引 言11绪论21.1 课题提出的目的及意义

7、21.2 快速成型概述21.2.1 快速成型技术产生的背景和发展史21.2.2 RP技术国内现状31.2.3快速成型技术的基本原理31.3 三坐标测量概述42 压铸模具的设计52.1 压铸模具概述52.1.1 压铸模具现状52.1.2 压铸模具的产业发展62.2 压铸模具的结构72.3 压铸模具的设计过程73 快速成型技术的工艺及技术特点93.1 快速成型的原理及工艺过程93.1.1 技术原理93.1.2 工艺过程93.2 快速成型技术的分类113.3 快速成型技术的特点和优越性123.4 几种常用的快速成型方法143.5 快速成型技术体系184 三坐标测量原理及结构194.1 三坐标测量机工

8、作原理194.2 三坐标测量机的组成194.3 三坐标测量机的结构特点214.4 三坐标操作基本步骤224.5 三坐标测量机的分类及发展234.5.1 分类234.5.2 三坐标测量机的发展趋势245 实验结果分析265.1 课题研究的内容265.2 实验的具体过程265.3 实验中存在的问题及解决办法325.4 熔融沉积快速成型工艺因素分析32结 论36参考文献37致 谢38引 言1快速成型技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，是诞生于20世纪80年代后期的一种以材料堆积成型为基础的一种新的制造技术，被认为是制造业近20年来伟

9、大的变革。RP技术可以精确快速的按照零件的二维或者三维模型直接制造出模具原型或者直接制造零件，这种技术为制作零件原型和用来试验的模型等方面提供了一种高效经济的手段，这都要归功于它将CAD，反求工程，数控技术，激光技术等一系列高新技术集与一体。通俗的讲，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。在过去的生产铸造件的过程中，通常是依靠机械加工的办法来制造压铸模、芯盒、模板、压蜡型等，最后还需要钳工进行加工修整，既浪费时间又浪费金钱，而且精度也不高。当遇到一些形状复杂的薄壁铸件，例如船用螺旋浆、飞机发动机的叶片，汽车、拖拉机的缸体、缸盖等，模具的制造更是一个

10、困扰工人们很久的问题。虽然一些数控机床、仿型铣床等高级设备已被一些大型企业和铸造厂引进，但是也存在很多弊端：这些设备价格昂贵是最大的问题，还有模具加工的周期长，机床的编程由于没有很好的软件系统支持也很困难。面对当今世界日益严峻的经济市场的竞争，日益加快的产品的更新换代，压铸模具加工的现状渐渐变得很难适应当前的形势。而快速成型制造技术的出现为解决这个问题提供了一条颇具前景的新路。1 绪论1.1 课题提出的目的及意义(1)课题的目的运用快速成型技术，可以大大节约资金，缩短开发时间。将压铸模具制造与快速成型技术相结合，可以显著的改善传统的压铸模具制造的困境，缩短周期，降低费用，提高精度。并且可以利用

11、反求工程制作一些复杂的零件。(2)课题的意义21世纪是以信息社会和知识经济为特征的时代，当今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正严重制约着机械制造业。在日趋国际化的制造业中，一个企业能否获得可观的利润并且得以生存，关键是能不能缩短产品开发的周期，提高生产质量，降低成本。利用快速成型技术不需要任何机械加工中的刀具和夹具以及模具，它能根据产品的三维CAD数据快速高效的制造出新产品，模具和模型。因此，快速成型技术的推广特别是在模具制造中的应用可以大大缩短模具开发的周期，降低模具制造成本，提高模具制造质量。在过去的生产铸造件的过程中，通常是依靠机械加工的办法来制造压铸模、芯盒、

12、模板、压蜡型等，最后还需要钳工进行加工修整，既浪费时间又浪费金钱，而且精度也不高。当遇到一些形状复杂的薄壁铸件，例如船用螺旋浆、飞机发动机的叶片，汽车、拖拉机的缸体、缸盖 等，模具的制造更是一个困扰工人们很久的问题。而快速成型制造技术的出现为解决这个问题提供了一条颇具前景的新路1。1.2 快速成型概述1.2.1 快速成型技术产生的背景和发展史(1)随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。(2)制造业为满足日益变化 的用户需求，要求制造技术有较强的灵活性

13、，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。(3)从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础。对于快速成型技术的研究始于1970年代，但是直到1980年代末才逐渐出现了成熟的制造设备。美国3M公司的Alan J.Herbert（1982年）、日本名古屋市工业研究所的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的Charles W. Hull（1984年）、日本大阪工业技术研究所的丸谷洋二（1984年），各自独立地提出了快速成型的技术设想，实现的材料和方式有差 异，但均以多层叠加并固化

14、来产生实体。在1986年，Charles W. Hull在美国获得了光固化立体造型 设备（SLA）的专利，标志着快速成型技术即开始进入实用阶段，在设计领域及汽车工业上有广泛应用。1.2.2 RP技术国内现状2我国快速成型技术的研究开始于20世纪90年代初，最早是由南京航天航空大学、清华大学、华中科技大学、西安交通大学等著名高校和北京隆源公司等开始研究的。他们的研究侧重方面各不相同，但都取得了极为显著的成果。随着制造工业的飞速发展，我国的快速成型技术也渐渐 日趋完善。目前，我国已自主研发出一些已经接近或达到美国 公司 同类产品的快速成型设备，相比较而言材料和设备的价格要更加便宜。近年来，在西安、

15、天津、深圳、重庆、上海等地在国家科技部的支持下已经初步形成了RP设备的和材料的制造 体系，并具备了向公司企业提供快速成型技术的服务，积极有效的推动了快速成型技术在我国的广泛推广和应用，使我国的快速成型技术日益趋于专业化，市场化，为我国国民经济的高速发展作出了巨大的贡献。1.2.3快速成型技术的基本原理快速成型有很多种工艺方法，但基本的工作原理都类似于3D打印，那就是将具有一定厚度的材料一层一层的堆积起来。其使用的材料可以是塑料、陶瓷等。通俗的讲，就好比一张纸是一个二维图，但是几百张纸叠加到一起就变成具有一定厚度的三维体。1.3 三坐标测量概述3三坐标测量机简称CMM，是1958年才开 始出现的一种高效率的新型精密测量设备。二十多年来，发展很快，已被广泛应用于农业机械、仪器制造、电器工业、动力机械、建筑机械，特别是汽车和航空工业，用以测量各种机械零件、模具等的形状尺寸、孔位、孔中心距以及各种形状的轮廓。七十年代以来，随着电子技