模具技术讲座16105.pptx

主要内容主要内容 前言前言 一一.国内外模具现状国内外模具现状 国内模具现状国内模具现状 国外模具现状国外模具现状 二二.国内外模具发展趋势国内外模具发展趋势 模具设计技术的发展模具设计技术的发展 模具制造技术的发展模具制造技术的发展 1前言前言 n模具工业是国民经济的基础工业模具工业是国民经济的基础工业n模具工业是衡量一个国家工业水平的重模具工业是衡量一个国家工业水平的重要标志要标志n模具工业是技术转化成果的基础模具工业是技术转化成果的基础2一一.国内外模具现状国内外模具现状31.一些国家对模具工业的评价一些国家对模具工业的评价 n在欧美等工业发达国家被称为在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金点铁成金”的的“磁力工业磁力工业”n美国工业界认为美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石模具工业是美国工业的基石”n德国则认为是所有工业中的德国则认为是所有工业中的“关键工业关键工业”；n日本模具协会也认为日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富模具是促进社会繁荣富裕的动力裕的动力”4一、前言近年来的世界模具市场近年来的世界模具市场 n世界模具市场总量一直保持在世界模具市场总量一直保持在600650亿美元亿美元的水平。的水平。n美国、日本、法国和瑞士等国每年出口的模具美国、日本、法国和瑞士等国每年出口的模具约占其模具总产值的约占其模具总产值的l/3左右。左右。n日本模具产业年产值达到日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远亿日元，远远超过日本机床总产值超过日本机床总产值9000亿日元。亿日元。n如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。的电子工业。5一、前言2.我国模具工业我国模具工业 n我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。仅次于日本和美国。n国内的模具生产厂已超过国内的模具生产厂已超过17000家，从业人员达家，从业人员达50万。万。n近年来，我国的模具工业一直以每年近年来，我国的模具工业一直以每年13左右左右的增长速度快速发展的增长速度快速发展n我国模具行业在我国模具行业在“十五十五”期间的增长速度达到期间的增长速度达到1315。6一、前言中国模具产业的进出口中国模具产业的进出口n近几年来，我国每年进口模具约占市场总量的近几年来，我国每年进口模具约占市场总量的20左右，已超过左右，已超过10亿美元，成为世界上最大亿美元，成为世界上最大的模具进口国的模具进口国n其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50以以上，冲压模具占全部进口模具约上，冲压模具占全部进口模具约40 n中、高档模具进口比例占市场总量的中、高档模具进口比例占市场总量的40以上以上7一、前言中国模具工业存在的问题中国模具工业存在的问题 n精密加工设备还很少精密加工设备还很少n大型、精密、复杂和长寿命模具的大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛盾十分突出产需矛盾十分突出n许多先进的技术如许多先进的技术如CADCAECAM技术的普及率还不高技术的普及率还不高8一、前言 二二.国内外国内外 模具发展趋势模具发展趋势(一一)模具发展趋势模具发展趋势 为为了了适适应应市市场场对对模模具具制制造造的的短短交交货货期期，高高精精度度、低低成成本本的的迫迫切切要要求求，未未来来我我国国的模具将呈现几大发展趋势：的模具将呈现几大发展趋势：91 1、模具日趋大型化、模具日趋大型化n方面是由于用模具生产的零件日渐大型化，方面是由于用模具生产的零件日渐大型化，n另另一一方方面面也也是是由由于于高高生生产产率率要要求求而而发发展展多多工工位位模模具具，多腔模具（现在有的注塑模已达几百腔）所致。多腔模具（现在有的注塑模已达几百腔）所致。n新新型型轿轿车车的的大大尺尺寸寸覆覆盖盖件件成成形形、大大功功率率汽汽车车的的六六拐拐曲轴成形曲轴成形 10六、国内模具发展十大趋势2 2、模具的精度越来越高、模具的精度越来越高 n10年年前前，精精密密模模具具的的精精度度一一般般为为5m，现现在在已已达达23m，不不久久1m精精度度的的模模具具都都将将上上市市。随随着着零零件件微微型型化化及及精精度度要要求求的的提提高高，有有些些模模具具的的加加工工精精度度要要求求在在1m以内。以内。n超精密加工已进入纳米（超精密加工已进入纳米（0.1m100nm）级精度阶段）级精度阶段n大致可分大致可分3个层次：个层次：n一是用于汽车、飞机、精密机械的微米一是用于汽车、飞机、精密机械的微米(m)级精密加工；级精密加工；n二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米(0.1m)级精密加工；级精密加工；n三是用于超精密电子器件的毫微米三是用于超精密电子器件的毫微米(0.001m)级精度加工。级精度加工。n这这就就要要求求发发展展超超精精加加工工，并并对对模模具具的的加加工工设设备备、检检测测技术、研磨抛光工艺等提出更高的要求。技术、研磨抛光工艺等提出更高的要求。11六、国内模具发展十大趋势3 3、压铸模及塑料模的、压铸模及塑料模的比例将不断提高比例将不断提高n随随着着车车辆辆和和电电机机等等产产品品向向轻轻量量化化方方向向发发展展，压压铸铸模模具具的的比比例例将将不不断断提提高高，同同时时对对压压铸铸模模的的寿寿命和复杂程度将提出更高的要求命和复杂程度将提出更高的要求n随随着着以以塑塑代代钢钢、以以塑塑代代木木的的进进一一步步发发展展，塑塑料料模的比例也将不断提高。模的比例也将不断提高。12六、国内模具发展十大趋势4 4、挤压模及粉末成形模将增多挤压模及粉末成形模将增多n由由于于汽汽车车、车车辆辆和和电电机机等等产产品品和和轻轻量量化化发发展展，以以铝铝代代钢钢，高高分分子子材材料料、复复合合材材料料、工工程程陶陶瓷瓷、超超硬硬材材料料的的成形加工技术。成形加工技术。n新新型型材材料料的的采采用用，不不仅仅改改变变产产品品结结构构和和性性能能，而而且且使使生生产产工工艺艺发发生生了了根根本本变变革革，相相应应地地出出现现了了液液态态、半半固固态挤压模具及粉末锻模。态挤压模具及粉末锻模。n金金属属粉粉末末锻锻造造成成形形，金金属属粉粉末末超超塑塑性性成成形形，粉粉末末注注射射成成形形、粉粉末末喷喷射射和和喷喷涂涂成成形形大大大大扩扩充充了了现现代代精精密密塑塑性性成形的应用范围成形的应用范围 13六、国内模具发展十大趋势5 5、多功能复台模具将进一步发展多功能复台模具将进一步发展n级级进进组组合合冲冲压压模模已已在在美美国国汽汽车车工工业业中中普普遍遍应应用用（加加工工转转子子、定定子子板板或或者者插插接接件件），其其优优点点是是生生产产率率高高，模模具成本低，不需要板料剪切。具成本低，不需要板料剪切。n如如集集成成电电路路引引线线框框架架的的2030工工位位的的级级进进模模，工工位位数数量最多已达量最多已达160个。个。n自自动动冲冲切切、叠叠压压、铆铆合合、计计数数、分分组组、转转子子铁铁芯芯扭扭斜斜和安全保护等功能的和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具铁芯精密自动叠片多功能模具。n这这种种多多功功能能复复合合模模具具生生产产出出来来的的不不再再是是单单个个零零年年，而而是成批的组件，可大大缩短产品的生产及装配周期。是成批的组件，可大大缩短产品的生产及装配周期。14六、国内模具发展十大趋势15166 6、热流道技术的应用扩大热流道技术的应用扩大n采采用用热热流流道道技技术术的的模模具具可可提提高高制制件件的的生生产产率率和和质质量量，并能大幅度节约制件的原材料。并能大幅度节约制件的原材料。n在在国国外外热热流流道道技技术术的的应应用用发发展展较较快快，许许多多塑塑料料模模具具厂厂所所生生产产的的塑塑料料模模具具50以以上上采采用用了了热热流流道道技技术术，甚甚至至达到达到80以上，效果十分明显。以上，效果十分明显。n热热流流道道模模具具在在国国内内也也已已生生产产，有有些些企企业业使使用用率率上上升升到到2030%。国国产产商商品品化化热热流流道道系系统统元元件件也也已已出出现现，但但也也有有些些模模具具企企业业，热热流流道道模模具具已已占占其其模模具具生生产产总总旦旦的的l3左右。左右。n制制订订热热流流道道元元器器件件的的国国家家标标准准，积积极极生生产产价价廉廉高高质质量量的元器件，是发展热流道技术的关键。的元器件，是发展热流道技术的关键。17六、国内模具发展十大趋势7 7、塑料气辅成形、高压注射成形、塑料气辅成形、高压注射成形工艺日趋成熟工艺日趋成熟n气气辅辅成成形形是是在在传传统统的的注注射射成成型型基基础础上上发发展展起起来来的的一一种种创创新新的的注注射射成成型型工工艺艺：在在充充填填阶阶段段，当当型型腔腔充充填填至至7070-95-95时时向向型型腔腔内内注注入入高高压压气气体体，并并使使气气体体进进入入型型腔腔，进进入入保保压压阶阶段段，继继续续注入高压气体以弥补因熔体冷却而引起的收缩。注入高压气体以弥补因熔体冷却而引起的收缩。18六、国内模具发展十大趋势8 8、气辅成形成形特点与应用、气辅成形成形特点与应用n气气体体辅辅助助注注射射成成形形能能改改善善塑塑件件内内在在和和外外观观质质量量，它它具具有有注注射射压压力力低低、制制品品翘翘曲曲变变形形小小、易易于于成成形形壁壁厚厚差差异异较大的制品等优点、较大的制品等优点、n高高压压注注射射成成形形可可减减小小树树脂脂收收缩缩率率，增增加加塑塑件件尺尺寸寸的的稳稳定性；可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。定性；可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。n该该工工艺艺在在国国外外已已比比较较成成熟熟，国国内内目目前前在在汽汽车车和和家家电电行行业中正逐步推广使用。业中正逐步推广使用。n不不少少企企业业已已能能在在电电视视机机外外壳壳、洗洗衣衣机机外外壳壳、汽汽车车饰饰件件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术。以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术。19六、国内模具发展十大趋势9 9、快速经济模具的前景十分广阔、快速经济模具的前景十分广阔n目目前前是是多多品品种种小小批批量量生生产产时时代代，21世世纪纪，这这种种生生产产方方式占工业生产的比例将达到式占工业生产的比例将达到75以上。以上。n中中、低低熔熔点点合合金金模模具具，喷喷涂涂成成形形模模具具、精精铸铸模模、层层叠叠模模、陶陶瓷瓷吸吸塑塑模模、环环氧氧树树脂脂模模及及光光造造型型等等快快速速经经济济模模具将进一步发展。具将进一步发展。n由由于于铝铝合合金金优优良良的的综综合合性性能能，用用它它作作模模具具材材料料可可缩缩短短制制模模周周期期和和降降低低模模具具成成本本，且且用用于于塑塑料料模模可可有有10万万次次以以上上寿寿命命，因因此此用用铝铝合合金金进进行行高高速速切切削削来来制制作作快快速速经经济济模模具具已已在在世世界界上上得得到到较较为为广广泛泛的的使使用用，我我国国也也已已开开始使用，预计今后会得到较快发展。始使用，预计今后会得到较快发展。20六、国内模具发展十大趋势10 10、特殊的成形工艺得到发展、特殊的成形工艺得到发展n如液压成形如液压成形n聚氨脂成形聚氨脂成形n无模多点成形技术无模多点成形技术n超塑性成形超塑性成形n高能率成形等高能率成形等21六、国内模具发展十大趋势11 11、塑性精密成形技术、塑性精密成形技术n近近10年年来来，精精密密成成形形技技术术取取得得了了突突飞飞猛猛进进的的发发展展：精精冲冲技技术术、冷冷挤挤压压技技术术、无无飞飞边边热热模模锻锻技技术术、温温锻锻技技术术、超超塑塑性性成成形形技技术术、成成形形轧轧制制、液液态态模模锻锻、多多向模锻技术发展很快。向模锻技术发展很快。n电电机机定定转转子子双双回回转转叠叠片片硬硬质质合合金金级级进进模模的的步步距距精精度度可达可达2m，寿命达到，寿命达到1亿次以上。亿次以上。n700mm汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺n楔横轧汽车、拖拉机精密轴类锻件楔横轧汽车、拖拉机精密轴类锻件22六、国内模具发展十大趋势23(二二)模具设计技术的发展方向模具设计技术的发展方向 1.技术支持模具设计资料库和知识库系统技术支持模具设计资料库和知识库系统2.统一技术模具及零件的标准件化统一技术模具及零件的标准件化3.在在理理论论研研究究方方面面，要要进进一一步步探探讨讨新新型型材材料料大大弹塑性变形本构关系、表面摩擦特性等弹塑性变形本构关系、表面摩擦特性等4.冲冲压压模模金金属属成成形形过过程程的的模模拟拟、缺缺陷陷预预测测，起起皱皱、破破裂裂、及及回回弹弹分分析析等等（弹弹性性=E，塑性=E1）。）。245.压铸成形流动模拟、热传导及凝固分析等压铸成形流动模拟、热传导及凝固分析等6.锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等7.7.模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计8.计算机辅助工艺设计（计算机辅助工艺设计（CAPP）发展方向（续发展方向（续1 1）25二、模具设计技术的发展方向9.塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析。塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析。如如塑塑料料充充模模、热热传传导导、冷冷却却、凝凝固固、翘翘曲曲、收缩等模拟分析收缩等模拟分析 计计算算浇浇注注系系统统及及模模腔腔的的压压力力场场、温温度度场场、速速度场分布等度场分布等（澳澳大大利利亚亚Moldflow公公司司和和美美国国AC-Tech公公司司）。）。发展方向（续发展方向（续2 2）26二、模具设计技术的发展方向(三三)模具加工技术的发展方向模具加工技术的发展方向 n传统的模具制造技术，主要是根据设计图纸，传统的模具制造技术，主要是根据设计图纸，用仿型加工，成形磨削以及电火花加工方法用仿型加工，成形磨削以及电火花加工方法来制造模具。来制造模具。n而现代模具不同，它不仅形状与结构十分复而现代模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须采用先进制造技术方法显然难于制造，必须采用先进制造技术才能达到它的技术要求。才能达到它的技术要求。27传统模具与现代模具传统模具与现代模具制造技术水平比较制造技术水平比较28四、模具制造综合技术的发展方向1.模具模具CAD/CAE/CAM一体化一体化技术技术2.高速铣削（高速铣削（HSM）技术）技术3.3.电火花加工技术电火花加工技术4.4.快速原型制造（快速原型制造（RPM）5.5.快速经济制模技术（快速经济制模技术（RTM)296.6.反求技术（反求技术（RE）7.7.精密测量及高速扫描精密测量及高速扫描 数字化系统数字化系统 8.8.模具研磨抛光技术模具研磨抛光技术 301.1.模具模具CAD/CAE/CAM一体化技术一体化技术n模模具具CAD/CAE/CAM技技术术是是模模具具技技术术发发展展的的一一个个里里程程碑碑，模模具具行行业业普普及及CAD/CAM的的条条件件已已经经成成熟熟，今今后后必将有很快的发展。必将有很快的发展。n目目前前，世世界界上上汽汽车车的的改改型型换换代代一一般般约约需需48个个月月，而而美美国国仅仅需需30个个月月，这这主主要要得得益益于于在在模模具具业业中中应应用用了了CAD/CAE/CAM和和三三维维实实体体汽汽车车覆覆盖盖件件模模具具结结构构设设计计软件。软件。n模模具具CAD/CAE/CAM一一体体化化及及软软件件的的宜宜人人化化、集集成成化化、智能化、网络化将是今后的发展方向。智能化、网络化将是今后的发展方向。31四、模具制造综合技术的发展方向美国参数技术公司美国参数技术公司PTC的集成化系统的集成化系统Pro/EngineeringUnigraphicsSolutions公司开发的软件公司开发的软件Unigraphic(UG)美国美国SDRC公司开发的公司开发的IDEAS以色列以色列Cimatron公司的三维公司的三维CAD/CAM软件软件Cimatron法国达索法国达索Dassault公司开发的公司开发的CATIA真正的真正的Window软件软件SOLIDEGECADEM大型软件大型软件32四、模具制造综合技术的发展方向（CADEM一体化）国内使用国内使用CAD/CAM现状现状n国内一些大型模具企业，国内一些大型模具企业，CADCADCAMCAM应用状况多应用状况多停留在从国外购买先进的停留在从国外购买先进的CADCADCAMCAM系统和设备，系统和设备，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低；但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低；n国内一些中小型模具企业，它们的国内一些中小型模具企业，它们的CADCADCAMCAM应应用很少，有些仅停留在以计算机代替图板绘图。用很少，有些仅停留在以计算机代替图板绘图。n国外的一些国外的一些CADCADCAMCAM系统虽然功能强大，但价系统虽然功能强大，但价格昂贵，一般企业难以支付，而国内优秀的格昂贵，一般企业难以支付，而国内优秀的CADCADCAMCAM系统很少系统很少 33四、模具制造综合技术的发展方向（CADEM一体化）2.2.高速铣削（高速铣削（HSM）技术）技术n铣削加工是型腔模具加工的重要手段铣削加工是型腔模具加工的重要手段n高速数控加工是模具加工的前沿技术高速数控加工是模具加工的前沿技术n其其关关键键技技术术之之一一就就是是采采用用先先进进的的CAD/CAM集集成成设设计计和和制制造造系系统统，进进行行图图形形交交互互的的自自动动数数控编程控编程34三、模具加工技术的发展方向 高速铣削优点高速铣削优点工件温升低工件温升低热变形小、热变形小、切削力小切削力小加工平稳、加工质量好加工平稳、加工质量好加工效率高（为普通铣削加工的加工效率高（为普通铣削加工的510倍）倍）可加工硬材料（可加工硬材料（60HRC）等）等35三、模具加工技术的发展方向（HSM）除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外，基除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外，基本都可用高速铣削代替本都可用高速铣削代替EDM加工；加工；采用高速铣削加工模具型面可比采用高速铣削加工模具型面可比EDM加工加工节省节省25%60%加工工时；加工工时；高速铣削的型面表面质量好，可避免高速铣削的型面表面质量好，可避免EDM加工可能出现的表面微细型纹；加工可能出现的表面微细型纹；高速铣削能加工高速铣削能加工4560HRC硬表面，精铣硬表面，精铣面粗糙度可达面粗糙度可达Ra=0.63m,减少手工抛光工减少手工抛光工时时;省却省却EDM加工电极的制造环节加工电极的制造环节,显著缩短制显著缩短制模周期模周期;36高速铣削迅速发展高速铣削迅速发展的体现的体现高精度化：定位精度高精度化：定位精度25m/全程，加工精全程，加工精度度25m，所以高速铣削进入了精密切削，所以高速铣削进入了精密切削领域。领域。高速化：主轴转速高速化：主轴转速4000060000r/min；切；切削进给速度削进给速度 16mmin；快速进给速度；快速进给速度3040m/min，换刀时间，换刀时间12s，从而加工效，从而加工效率提高了率提高了510倍倍37三、模具加工技术的发展方向（HSM）高速铣削不足高速铣削不足n对刀具提出了很高的要求对刀具提出了很高的要求n采采用用与与铣铣削削材材料料相相适适应应的的特特殊殊刀刀具具材材料料（如如新新型型刀刀具具有有金金属属陶陶瓷瓷刀刀具具、CBN具具、PCD刀刀具具、PCBN刀刀具具、涂层硬质合金刀具等）涂层硬质合金刀具等）n适适合合于于比比较较平平坦坦的的浅浅型型腔腔加加工工，对对深深型型腔腔加加工工有有一一定定困难困难n对对于于具具有有内内清清角角的的型型腔腔模模具具、表表面面有有花花纹纹或或图图案案的的模模具、具有深槽或窄缝的模具的加工也都存在一定困难。具、具有深槽或窄缝的模具的加工也都存在一定困难。n高速铣削机床造价高高速铣削机床造价高 38三、模具加工技术的发展方向（HSM）高速铣削在国内的应用高速铣削在国内的应用n在在一一定定时时间间内内，我我国国模模具具企企业业进进口口的的高高速速加加工工机机床床主主轴轴最最高高转转速速仍仍将将以以1000020000rmin为主，少数会达到为主，少数会达到40000r/min左右。左右。n近近年年来来我我国国模模具具制制造造业业中中的的一一些些骨骨干干重重点点企企业业先先后后进进口口了了高高速速铣铣床床和和高高速速加加工工中中心心，它它们们已已在模具加工中发挥了很好的作用。在模具加工中发挥了很好的作用。n可可以以预预计计，我我国国模模具具企企业业将将会会越越来来越越多多地地应应用用高速铣削技术。高速铣削技术。39三、模具加工技术的发展方向（HSM）3.3.电火花加工技术电火花加工技术n电电火火花花加加工工（EDM）虽虽然然已已受受到到高高速速铣铣削削的的严严峻挑战，但高速铣削不能完全替代之。峻挑战，但高速铣削不能完全替代之。n在在模模具具的的复复杂杂型型面面、深深窄窄小小型型腔腔、尖尖角角、窄窄缝缝、沟沟漕漕、深深坑坑等等处处的的加加工工（将将是是今今后后EDM应应用用的的重点重点），但成本要比，但成本要比EDM高得多。高得多。n对对于于60HRC以以上上的的高高硬硬材材料料，EDM要要比比HSM成本低。成本低。n同时较之铣削加工，同时较之铣削加工，EDM更易实现自动化。更易实现自动化。40三、模具加工技术的发展方向电火花铣削加工技术电火花铣削加工技术 n它它是是用用高高速速旋旋转转的的简简单单的的管管状状电电极极，应应用用CAD/CAM技术作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。技术作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。nEDM铣铣削削的的最最大大特特点点是是简简化化电电极极制制造造，不不需需要要加加工工成成形形电电极极，可可选选用用标标准准电电极极，在在电电极极库库中中进进行行电电极极自自动动交换（交换（AEC），用以补偿电极损耗，提高加工精度。），用以补偿电极损耗，提高加工精度。n在在高高精精度度微微细细加加工工方方面面，这这种种方方式式具具有有良良好好的的前前景景。国外已在模具加工中应用使用这种技术。国外已在模具加工中应用使用这种技术。41三、模具加工技术的发展方向（EDM）低速走丝数控电火花线切割机床低速走丝数控电火花线切割机床n低低速速走走丝丝数数控控电电火火花花线线切切割割机机床床（LWEDM）发发展展的的水水平平已已相相当当高高，功功能能相相当当完完善善，自自动动化化程程度度已已达达到到无人看管运行的程度。其加工工艺水平也令人称道。无人看管运行的程度。其加工工艺水平也令人称道。n最最大大切切割割速速度度已已达达300mm2/min，加加工工精精度度可可达达到到0.5m，加工表面粗糙度，加工表面粗糙度Ra 0.10.2m。n直直径径0.030.1mm细细丝丝精精密密切切割割技技术术的的开开发发，可可实实现现凹凹、凸凸模模一一次次切切割割完完成成，并并可可进进行行0.04mm的的窄窄槽槽及及半半径径0.02mm内圆角的切割加工。内圆角的切割加工。n已能进行已能进行30以上锥度的精密加工以上锥度的精密加工 42三、模具加工技术的发展方向（EDM）4.4.快速原型制造（快速原型制造（RPM）n快快速速成成形形（原原型型）制制造造技技术术RPM（Rapid Prototyping Manufacturing）是美国首先推出的。）是美国首先推出的。n它它是是伴伴随随着着计计算算机机技技术术、激激光光成成形形技技术术和和新新材材料料技技术术的的发发展展而而产产生生的的，是是一一种种全全新新的的制制造造技技术术，被被公公认认为为是是继继NC技术之后的一次技术革命技术之后的一次技术革命。nRPM基基于于它它是是基基于于新新颖颖的的离离散散堆堆积积（即即材材料料累累加加）成成形形思思想想，根根据据零零件件的的三三维维计计算算机机CAD模模型型，不不借借助助任任何何加加工工工工具具，快快速速自自动动完完成成复复杂杂的的三三维维实实体体（模模型型）制造，而与零件的几何复杂程度丝毫无关。制造，而与零件的几何复杂程度丝毫无关。43三、模具加工技术的发展方向44RPM方法与应用方法与应用n应用应用RPM技术，从模具的概念设计到制造完成，技术，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的仅为传统加工方法所需时间的l3和成本的和成本的l4左右，因而具有广阔的发展前景。左右，因而具有广阔的发展前景。n国内的一些大企业集团，如国内的一些大企业集团，如海尔海尔、春兰春兰、科龙科龙和和华宝华宝等公司已经运用激光快速成形于新产品等公司已经运用激光快速成形于新产品开发等方面，并取得显著的经济效益开发等方面，并取得显著的经济效益nRPM模具制造技术：由快速原型或其他实物模模具制造技术：由快速原型或其他实物模型复制金属模具的型复制金属模具的间接法间接法，以及直接由，以及直接由RP系统系统无模制造金属模具的无模制造金属模具的直接法直接法两大类。两大类。45三 模具加工技术的发展方向（RPM）直接快速模具制造直接快速模具制造n指利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本指利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本身，然后进行一些必要的后处理和机加工以获得模身，然后进行一些必要的后处理和机加工以获得模具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度。具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度。n目前能够直接制造金属模具的目前能够直接制造金属模具的RP工艺包括：工艺包括：n激光选区烧结（激光选区烧结（SLS）n三维打印（三维打印（3D-P）n形状沉积制造（形状沉积制造（SDM）n三维焊接（三维焊接（3D-Welding）等。）等。46三 模具加工技术的发展方向（RPM）间接快速模具制造间接快速模具制造n首先是通过立体光固化（首先是通过立体光固化（SLA）、叠层实体制造）、叠层实体制造（LOM）、激光选区烧结（）、激光选区烧结（SLS）、三维打印（）、三维打印（3D-P）、熔融沉积成形（）、熔融沉积成形（FDM）等不同方法得到制件）等不同方法得到制件原型原型n然后通过一些传统的快速制模然后通过一些传统的快速制模RMT（Rapid Manufacturing Tooling）方法，主要有精密铸造、）方法，主要有精密铸造、粉末冶金、电铸、表面沉积、旋转铸造（用热硬化粉末冶金、电铸、表面沉积、旋转铸造（用热硬化橡胶做模具）和熔射（热喷涂）等方法，获得长寿橡胶做模具）和熔射（热喷涂）等方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。命的金属模具或非金属的低寿命模具。47三 模具加工技术的发展方向（RPM）RPM的缺陷及发展趋势的缺陷及发展趋势n两弱点限制了它的工业应用推广：两弱点限制了它的工业应用推广：n不适合于大批量生产不适合于大批量生产n同时其所用材料基本上不属于工业产品所常用材料同时其所用材料基本上不属于工业产品所常用材料 n目前正向快速制造金属硬模目前正向快速制造金属硬模RHMT（Rapid Hard Metal Tooling）尤其是铁系金属硬模方向发展）尤其是铁系金属硬模方向发展n90年代，清华大学、西安交通大学、华中科技大学和年代，清华大学、西安交通大学、华中科技大学和北京的隆源公司相继进行了成形理论、工艺方法、设北京的隆源公司相继进行了成形理论、工艺方法、设备、软件、材料等配套技术的研究备、软件、材料等配套技术的研究 48三 模具加工技术的发展方向（RPM）49三 模具加工技术的发展方向（RPM）505.5.快速经济制模技术（快速经济制模技术（RTM）n缩缩短短产产品品开开发发周周期期是是赢赢得得市市场场竞竞争争的的有有效效手手段段之一。之一。n快快速速经经济济制制模模技技术术RTM（或或迅迅速速模模具具制制造造Rapid Tooling&Manufacuring）具具有有制制模模周周期期短短、成成本本较较低低的的特特点点，精精度度和和寿寿命命又又能能满满足足生生产产需需求求，是是综综合合经经济济效效益益比比较较显显著著的的模模具具制制造技术造技术。n非非常常适适用用于于新新产产品品开开发发、样样品品试试制制、工工艺艺验验证证或或中中、小小批批量量生生产产的的需需要要，故故近近几几年年在在国国内内得得到了迅速发展。到了迅速发展。51三 模具加工技术的发展方向（RTM）6.6.反求技术（反求技术（RE）一般而言，反求工程一般而言，反求工程RE(Reverse Engineering)是指：是指：对难以用对难以用CAD建立数据模型，而只能通过对实物进行数据扫描、建立数据模型，而只能通过对实物进行数据扫描、测量的方法采集数据；测量的方法采集数据；在在CAM软件系统中利用测量数据进行实物的软件系统中利用测量数据进行实物的CAD几何模型的几何模型的重新构造（建立数学模型）；重新构造（建立数学模型）；建立了建立了CAD几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作（如实物于后续的许多操作（如实物CAD模型的修改、零件的重新设计、模型的修改、零件的重新设计、有限元分析、误差分析）；有限元分析、误差分析）；最后生成最后生成NC程序，控制数控加工中心进行模具制造的过程。程序，控制数控加工中心进行模具制造的过程。52四、模具制造综合技术的发展方向实物模型测量、扫描实物获取数据测量数据的修正建立数学模型模具设计模具制造复制零件53RE的应用的应用n反求工程能够缩短从设计到制造的周期，是帮助设计反求工程能够缩短从设计到制造的周期，是帮助设计者实现并行工程等现代概念的一种强有力的工具，目者实现并行工程等现代概念的一种强有力的工具，目前在工程上正得到越来越广泛的应用。前在工程上正得到越来越广泛的应用。n目前主要应用于新零件的设计、已有零件的复制、损目前主要应用于新零件的设计、已有零件的复制、损坏或磨损零件的还原、模具精度的提高等方面。坏或磨损零件的还原、模具精度的提高等方面。n一汽铸造模具厂应用反求工程较成功地完成了对缸盖一汽铸造模具厂应用反求工程较成功地完成了对缸盖进、排气道热芯盒模具的制造，探索了按一般的设备进、排气道热芯盒模具的制造，探索了按一般的设备和加工技术对没有尺寸和技术标准的模具无法加工的和加工技术对没有尺寸和技术标准的模具无法加工的成功经验。成功经验。54四、模具制造综合技术的发展方向7.7.精密测量及高速扫描精密测量及高速扫描 数字化系统数字化系统 n随着模具日益精密、高效精密、复杂、大型模随着模具日益精密、高效精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高（现在精具的发展，对检测设备的要求越来越高（现在精密模具的精度已达密模具的精度已达23m）n数控加工过程中的在线激光测量不但有利于保证数控加工过程中的在线激光测量不但有利于保证工件的加工质量，而且大大提高了工件的加工质量，而且大大提高了NC机床的运转机床的运转安全。安全。n高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，可大扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，可大大缩短模具制造周期。大缩短模具制造周期。55四、模具制造综合技术的发展方向精密测量举例精密测量举例n目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。n东风汽车模具厂不仅拥有意大利产东风汽车模具厂不仅拥有意大利产3250mm x 3250mm三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物一建三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物一建立数学模型一输出工程图纸一模具制造全过程，成立数学模型一输出工程图纸一模具制造全过程，成功实现了功实现了逆向工程逆向工程技术的开发和应用。技术的开发和应用。56四、模具制造综合技术的发展方向（精密测量与扫描）激光测量机最新进展及应用激光测量机最新进展及应用n刚诞生不久的刚诞生不久的4D激光测量机可以自标定，不但能进行激光测量机可以自标定，不但能进行3D测量，而且可以得出质量指标，说明每个测量点的测量，而且可以得出质量指标，说明每个测量点的精确性。精确性。nCADCAM的反向工程可以缩短模具设计、制造周的反向工程可以缩短模具设计、制造周期。特别对于型腔复杂、造型因难的模具，采用反向期。特别对于型腔复杂、造型因难的模具，采用反向工程的数字化扫描系统具有重要意义。工程的数字化扫描系统具有重要意义。n反向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来反向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。越重要的作用。57四、模具制造综合技术的发展方向（精密测量与扫描）8.8.模具研磨抛光技术模具研磨抛光技术 n模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。等方面均有较大的影响。n但模具表面的光整加工是模具加工中至今未能很但模具表面的光整加工是模具加工中至今未能很好解决的难题之一。好解决的难题之一。n德国德国66，日本、美国，日本、美国30的模具采用自动抛光的模具采用自动抛光机抛光，抛光加工可达到镜面。机抛光，抛光加工可达到镜面。n生成轨迹的自动抛光机是抛光加工的发展方向。生成轨迹的自动抛光机是抛光加工的发展方向。58三 模具加工技术的发展方向国内的镜面抛光技术国内的镜面抛光技术 n我我国国已已进进口口了了可可实实现现三三维维曲曲面面模模具具自自动动研研抛抛的的数数控控研研磨磨机机，仿仿人人智智能能自自动动抛抛光光技技术术也也已已有有成成果果，但但应应用用很很少，预计会得到发展。少，预计会得到发展。n目目前前国国内内可可抛抛至至Ra 0.05m的的镜镜面面，正正在在研研究究开开发发抛抛至至Ra 0.025m的设备。的设备。n国国内内对对于于透透明明度度要要求求高高的的注注塑塑模模，如如相相机机、CD、VCD光盘等注塑模仍需依靠进口。光盘等注塑模仍需依靠进口。59三 模具加工技术的发展方向（抛磨技术）研磨与抛光复合方法研磨与抛光复合方法n应应注注意意发发展展特特种种研研磨磨与与抛抛光光复复合合方方法法，以提高模具表面质量以提高模具表面质量:n挤压研磨挤压研磨n电化学抛光电化学抛光n超声抛光超声抛光n复合抛光复合抛光60三 模具加工技术的发展方向（抛磨技术）谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH