機(jī)械設(shè)計制造及自動化畢業(yè)設(shè)計-模具的快速成型技術(shù)-沖壓模具（三）

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　模具的快速成型技術(shù)-沖壓模具（三）</p><p><b>　　誠信聲明 </b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師

2、的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 模具的快速成型技術(shù)——沖壓模具（三）</p><p>　　1．設(shè)計（

3、論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　了解快速成型機(jī)的結(jié)構(gòu)，確定快速成型系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成，了解機(jī)床的各項參數(shù)并對參數(shù)進(jìn)行控制；了解模具的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計技巧及裝配工序 ；用繪圖軟件繪制出所需的零件圖；確定三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)，用三坐標(biāo)測量機(jī)測量模具凹凸模的尺寸；將測量好的參數(shù)輸入到快速成型機(jī)中完成零件的燒結(jié)；比較原始模具和測量模具的差別；撰寫、修改、整理說明書。</p><

4、;p>　　2．設(shè)計（論文）的基本要求和內(nèi)容</p><p>　?。?）了解快速成型機(jī)的工作原理及系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成；</p><p>　?。?）對模具進(jìn)行拆裝，了解模具的結(jié)構(gòu)，找出其凹凸模進(jìn)行繪制； </p><p>　　（3）使用三坐標(biāo)測量系統(tǒng)對模具的凹凸模進(jìn)行測量，到快速成型機(jī)中進(jìn)行燒結(jié)；</p><p>　　（4）繪制模具凹凸模零件

5、圖；</p><p><b>　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蘭紅波,洪軍,丁玉成,等.快速成型/ 模具網(wǎng)絡(luò)化制造服務(wù)平臺的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].制造業(yè)自動化,2003,25(3):1-4.</p><p>　　[2] 史玉開.常用快速成型系統(tǒng)及其選擇原則[J .鍛壓機(jī)械,2001,(2):2.</p>

6、;<p>　　[3] 劉偉軍.快速成型技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.</p><p>　　[4] 鞠魯粵.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2004 .</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　模具的快速成型技術(shù)——沖壓模具（三）</p><

7、p>　　摘要：本設(shè)計是對給定沖壓模具進(jìn)行簡單的設(shè)計并用快速成型的技術(shù)對模具進(jìn)行加工?？焖俪尚图夹g(shù)可以在無需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計（CAD）數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型快速模具技術(shù)融合了快速成型技術(shù)、高分子材料應(yīng)用、快速翻制工藝等新技術(shù)和新工藝, 可以快速并低成本地制造模具?？焖俪尚图夹g(shù)既不同于傳統(tǒng)的模腔內(nèi)成型方式, 即受迫成型, 如鑄、鍛、擠壓等; 也不同于毛坯切削成型,是一種基于離散堆

8、積成型思想的數(shù)字化成型技術(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：沖壓模具,快速成型技術(shù)，熔融沉積制造，快速制造</p><p>　　Rapid prototyping technology -- stamping die mold (three)</p><p>　　Abstract:The design is given

9、 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 (CA

10、D) data, quickly create new products, prototypes, molds or models rapid tooling technology combines rapid prototyping technology, high application of molecular materials, new technologies and rapid cloning technology and

11、 other new technology, you can q</p><p>　　key words：Stamping die, rapid prototyping technology, fused deposition manufacturing, rapid manufacturing</p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

12、t;p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1論文研究目的及意義1</p><p>　　1.2本課題的主要研究方法2</p><p>　　1.2.1本課題的要求2</p><p>　　1.2.2本課題的研究手段3</p><p><b>　　1.3文獻(xiàn)綜

13、述3</b></p><p>　　2沖壓模具的設(shè)計4</p><p>　　2.1沖壓件的分析4</p><p>　　2.2工藝方案的擬定5</p><p><b>　　2.3工藝設(shè)計5</b></p><p>　　2.3.1計算毛坯尺寸5</p><p&

14、gt;　　2.3.2確定排樣方案7</p><p>　　2.3.3計算各工序壓力8</p><p>　　2.3.4選壓力機(jī)及確定壓力中心10</p><p>　　2.4模具的結(jié)構(gòu)12</p><p>　　2.5凹凸模尺寸計算13</p><p>　　2.6其他重要零件的選用17</p><

15、;p>　　2.6.1成形零件17</p><p>　　2.6.2支撐固定零件17</p><p><b>　　3快速成型19</b></p><p>　　3.1快速成型原理及特點(diǎn)19</p><p>　　3.2快速成型的工藝過程19</p><p>　　3.3快速成型的工藝類型2

16、0</p><p>　　3.3.1熔融沉積制造的特點(diǎn)22</p><p>　　3.3.2熔融沉積快速成型工藝的基本原理23</p><p>　　3.3.3熔融沉積快速成型工藝過程24</p><p>　　3.4以本文設(shè)計凸模為例的快速成型過程24</p><p>　　4.三坐標(biāo)測量機(jī)28</p>

17、<p>　　4.1三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)28</p><p>　　4.2三坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理28</p><p>　　4.3三坐標(biāo)測量與快速成型的關(guān)系28</p><p>　　4.4用三坐標(biāo)測量機(jī)測量模具29</p><p><b>　　5總結(jié)31</b></p><p>&l

18、t;b>　　6設(shè)計心得32</b></p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1論文研究目的及意義</p>

19、<p>　　快速成型技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點(diǎn)也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加"。</p><p>　　快速成型技術(shù)可以在無需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計（CAD）數(shù)據(jù)，快速制造

20、出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型快速成型技術(shù)可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高開發(fā)質(zhì)量。由傳統(tǒng)的"去除法"到今天的"增長法"，由有模制造到無模制造。</p><p>　　快速成型技術(shù)是將計算機(jī)內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計算機(jī)據(jù)此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料（或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材

21、料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑）形成一系列具有一個微小厚度的的片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出所設(shè)計的新產(chǎn)品樣件、模型或模具。</p><p>　　快速成型技術(shù)是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫?/p>

22、有一定功能的原型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設(shè)計思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型</p><p>　　快速成型應(yīng)用于模具加工的技術(shù)簡稱為快速模具技術(shù)?？焖倌＞呒夹g(shù)融合了快速成型技術(shù)、高分子材料應(yīng)用、快速翻制工藝等新技術(shù)和新工藝, 可以快速并低成本地制造模具?？焖俪尚图夹g(shù)既不同于傳統(tǒng)的模腔內(nèi)成型方式, 即

23、受迫成型, 如鑄、鍛、擠壓等; 也不同于毛坯切削成型, 即去除成型, 如車、 銑、 鉆等, 而是一種基于離散堆積成型思想的數(shù)字化成型技術(shù)?？焖俪尚图夹g(shù)帶來了模具制造業(yè)的革命。采用傳統(tǒng)的模具加工方法, 制造周期長且成本高, 難以適應(yīng)市場的急速變化。快速成型配合傳統(tǒng)制模技術(shù)不僅適合單件小批的模具快速制造, 而且能適應(yīng)各種復(fù)雜的模具快速制造, 可精確地制作出模具的型芯和型腔, 可直接用于注射過程制作塑料樣件, 以便發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的錯誤。運(yùn)用

24、快速成型技術(shù)與采用傳統(tǒng)的數(shù)控加工制造模具相比, 其生產(chǎn)周期縮短 1 / 3~ 1/ 10, 制造費(fèi)用降低 1 / 3~ 1/ 5。</p><p>　　沖壓模具設(shè)計與制造包括沖壓工藝設(shè)計、模具設(shè)計與模具制造三大基本工作。沖壓工藝設(shè)計是沖模設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)。沖模設(shè)計的目的是保證實(shí)現(xiàn)沖壓工藝。沖模制造則是模具設(shè)計過程的延續(xù)，目的是使設(shè)計圖樣通過原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r值的模具實(shí)體。</p&

25、gt;<p>　　1.2本課題的主要研究方法</p><p>　　1.2.1本課題的要求</p><p>　　將圖1.1的沖壓件進(jìn)行設(shè)計并用快速成型的方法將模具進(jìn)行</p><p><b>　　圖1.1</b></p><p>　　1.2.2本課題的研究手段</p><p>　?。?

26、）將圖1.1的 沖壓模具進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　（2）利用Pro-E繪出模具裝配圖和凹凸模零件圖</p><p>　　隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，制造相關(guān)的模具設(shè)計與制造技術(shù)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，Pro-E是具有相關(guān)數(shù)據(jù)庫的CAD/CAM/CAE參數(shù)化軟件，利用它可以進(jìn)行零件設(shè)計、裝配、模具設(shè)計、分析和動態(tài)模擬仿真等。在此過程中，通過Pro/Engineer的模具模塊將在三坐標(biāo)

27、測量中獲得的沖壓模具相關(guān)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，并對模具CAD模型進(jìn)行切片處理。</p><p>　?。?）用快速成型機(jī)將模具各部分零件進(jìn)行燒結(jié)。</p><p>　　將切片處理后的數(shù)據(jù)輸入到快速成型機(jī)床中，在快速成型機(jī)床上數(shù)控系統(tǒng)控制激光頭，燒結(jié)快速成型材料制造出模具的各部分零件。再通過相關(guān)后處理工藝，最終裝配成沖壓模具。</p><p><b>　　1.3文

28、獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　本文撰寫過程中的主要參考文獻(xiàn)有由姜奎華主編的《沖壓工藝及模具設(shè)計》，朱林泉主編的《快速成型與快速制造技術(shù)》以及由劉東華主編的《激光快速造型技術(shù)及其應(yīng)用》，文獻(xiàn)涉及期刊、專著、論文集、學(xué)位論文及標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容包括模具設(shè)計、模具制造、快速成型等。同時在論文撰寫過程中梁紅玉老師的給予了很大的指導(dǎo)與幫助。</p><p><b>　　2沖壓模具

29、的設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1沖壓件的分析</b></p><p>　　本課題研究所選的沖壓件如圖2.1</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　工件圖：如圖2.1所示</p><p><b>　　材料：10

30、#鋼</b></p><p><b>　　板厚：2.5mm</b></p><p>　　產(chǎn)品所用的材料為10#鋼,其力學(xué)性能如下：τ=260～340Mpa,σb=300～440 Mpa,σs=210Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓

31、件，但有幾點(diǎn)應(yīng)該注意：</p><p>　?、僭摏_裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。</p><p>　?、谟捎诎辶虾穸纫话?，且在各個轉(zhuǎn)角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。</p><p>　?、塾幸欢ǖ纳a(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。</p><p>　　④制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞?，模具結(jié)構(gòu)上設(shè)

32、計好推件和取件方式。</p><p>　　本零件采用的是2.5mm的10#鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡單，要求的精度也不高。但有兩個地方，是U形彎曲的，彎曲方向一樣，所以一次沖裁很難完成。該零件有兩個直徑7的孔。由于孔的尺寸大于料厚所以不屬于深孔沖裁，故沒有必要對小孔模采取保護(hù)措施，所以對凸模不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。從材料來說，該零件比較薄，便于成型，故該零件有利于沖壓成型。</p&

33、gt;<p>　　2.2工藝方案的擬定</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機(jī)床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案為級進(jìn)模。級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。</p><p>　　在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率

34、和設(shè)備利用率。由于在級進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的“最小壁厚”問題，設(shè)計時還可根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間。</p><p><b>　　2.3工藝設(shè)計</b></p><p>　　2.3.1計算毛坯尺寸</p><p>　?。?）展開尺寸的計算</p><p&g

35、t;　　彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時，中性層的位置為</p><p><b>　　ρ=r+t/2</b></p><p>　　式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑</p><p><b>　　t——板料的厚度，

36、</b></p><p>　　而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長度的計算了，這需要一個中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。</p><p>　　本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計算，</p><

37、p>　　彎曲公式是L=L1+2L2+2R</p><p>　　經(jīng)過實(shí)際計算 L1=96</p><p>　　此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。</p><p>　　展開圖紙如下圖所示：</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　外形最大尺寸為長度Dmax=96&l

38、t;/p><p>　　外形最大尺寸為寬度dmax=51，材料厚度為2.5，</p><p>　　由《沖壓工藝與模具設(shè)計》P45表2.5.2 確定搭邊值：</p><p>　　工件間：a1=2.5；沿邊：a=2.2，由于采用連續(xù)模來設(shè)計這個產(chǎn)品，產(chǎn)品寬度51直接裁到尺寸，所以在計算產(chǎn)品條料寬度時，不需要增加任何搭邊和側(cè)刃的計算。由于是直邊，所以可以用無廢料的切斷方法，所以

39、取節(jié)距為96。</p><p>　　由《沖壓工藝與模具設(shè)計》P45表2.5.3</p><p>　　條料下料剪切公差：δ=0.2；</p><p>　　條料與導(dǎo)料板之間的間隙：c=0.3</p><p>　?。?）計算工件實(shí)際面積</p><p>　　在級進(jìn)模里，各工位就有不同的沖壓工序，每個工位的沖壓性質(zhì)都不同要遵循

40、一定打沖壓工序，否則就沖不出合格的制件，故必須設(shè)計好。排樣是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，排樣圖的好壞，直接關(guān)系到模具的設(shè)計好壞。</p><p>　　排樣圖的繪制過程中，由于級進(jìn)模的工作過程是在一副模具上完成的，因沖壓的制件的不同，各工位的沖壓性質(zhì)都必須遵循一定的規(guī)則，如果違背就沖不出合格的制件，所以必須設(shè)計好排樣。</p><p>　　由于沖裁件的產(chǎn)量很大，沖壓的生產(chǎn)率高，故材料費(fèi)常會占沖裁

41、的60%以上。材料利用率是很重要的經(jīng)濟(jì)因素.要提高利用率必須減少廢料的產(chǎn)生。產(chǎn)生廢料的原因可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的結(jié)構(gòu)確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實(shí)現(xiàn)利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當(dāng)?shù)母淖儧_裁件的形狀。</p><p>　　通過電腦計算得工件實(shí)際面積為2571.31，</p><p><b

42、>　　材料利用率的計算：</b></p><p>　　一個步距內(nèi)的材料利用率η為</p><p>　　η=nF/Bs×100% （3）</p><p>　　η=1×96×51/96×51×100%=100%</p><p&g

43、t;　　式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；</p><p>　　n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；</p><p>　　B——條料寬度（mm）；</p><p><b>　　s——步距；</b></p><p>　　2.3.2確定排樣方案</p><p>　　為保證條料送進(jìn)的剛性和

44、穩(wěn)定性以及正確處理工件彎曲成型與載體的連接關(guān)系，應(yīng)考慮沿零件寬度方向橫向排樣，在盡量減小送進(jìn)步距的基礎(chǔ)上，宜采用單排單邊載體排樣。</p><p>　　因?yàn)閺澢闹黧w部位在條料的下方，就是上彎曲。根據(jù)零件的形狀可采用雙邊切側(cè)刃的定位方法，在切廢料之后，條料改為中間料做載體，這樣既保證了條料的浮離送進(jìn)，又不妨礙廢料的分離和彎曲成型。考慮到產(chǎn)品精度要求，采用手動送料方式，側(cè)刃孔定位，確保節(jié)距尺寸。具體的排樣圖如下：工

45、位1:沖孔；工位2：切斷彎曲，產(chǎn)品離開模具。具體排樣圖如下：</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　2.3.3計算各工序壓力</p><p>　　已知工件的材料為材料是10#鋼,厚度為0.5mm，抗剪切強(qiáng)度τ=260～340Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=300～440Mpa, 屈服強(qiáng)度σs=210Mpa。</p>

46、<p>　　沖圓孔φ7力1：P1=1.3Ltτ</p><p>　　=1.3×3.14×7×2.5×340</p><p>　　=24287.9（N)</p><p><b>　　=24.29KN</b></p><p>　　沖圓孔φ7力2：P2=1.3Ltτ<

47、/p><p>　　=1.3×3.14×7×2.5×340</p><p>　　=24287.9（N)</p><p><b>　　=24.29KN</b></p><p>　　切斷力： P3=1.3Ltτ</p><p>　　=1.3×51

48、15;2.5×340</p><p><b>　　=56355（N)</b></p><p><b>　　=56.36KN</b></p><p>　　彎曲力的計算，彎曲力和產(chǎn)品寬度和彎曲R角有關(guān)，由于此工序是切開彎曲，所以帶有切料的部分，計算壓力時要計算切開壓力和彎曲力，分開計算，產(chǎn)品外形尺寸要求不高，所以無需

49、計算彎曲回彈，產(chǎn)品一次彎曲即可。</p><p>　　此工件彎單邊V形時力的計算，選計算公式為</p><p><b>　　彎曲力計算：</b></p><p>　　P4=n(kbttδb)/(r+t)</p><p>　　=1×(1.3×51×2.5×2.5×440)/

50、(5+2.5)</p><p><b>　　=24310N</b></p><p><b>　　=24.31KN</b></p><p>　　P4—材料在沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力</p><p><b>　　b—彎曲件的寬度</b></p><p>&

51、lt;b>　　t—彎曲件厚度</b></p><p>　　r—彎曲件內(nèi)彎角半徑</p><p><b>　　k—安全系數(shù)</b></p><p>　　δb—材料的強(qiáng)度極限</p><p>　　δb查表=300～440,取440</p><p><b>　　彎曲力計算：&

52、lt;/b></p><p>　　P5=n(kbttδb)/(r+t)</p><p>　　=1×(1.3×51×2.5×2.5×440)/(5+2.5)</p><p><b>　　=24310N</b></p><p><b>　　=24.31KN&l

53、t;/b></p><p>　　卸料力：P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》得：k卸=0.025～0.08）</p><p>　　沖壓力大小為F=P1+P2+P3+P4+P5=24.29+24.29+56.36+24.31+24.31=153.56KN</p><p>　　P2=k卸F=153.56×0.06=9.22KN</p>

54、<p>　　這一工序的最大總壓力為：</p><p>　　P=F+P2=153.56+9.22=162.78KN</p><p>　　2.3.4選壓力機(jī)及確定壓力中心</p><p>　　根據(jù)以上計算和分析，結(jié)合模具外形大小和車間設(shè)備的實(shí)際情況，選用公稱壓力為400KN的單柱固定臺壓力機(jī)（型號為J23—40）能滿足使用要求。</p><

55、;p>　　壓力機(jī)的具體參數(shù)如下</p><p>　　公稱壓力：400KN</p><p>　　滑塊行程：100mm</p><p>　　滑塊行程次數(shù)：80次/min</p><p>　　最大封閉高度：300mm</p><p>　　最大裝模高度：220mm</p><p>　　封閉高度調(diào)節(jié)

56、量：80mm</p><p>　　模柄孔尺寸：直徑50mm，深度70mm </p><p>　　工作臺面尺寸：450mm（前后）×510mm（左右）</p><p><b>　　墊板厚度：80mm</b></p><p>　　模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作。采用解析

57、法求壓力中心，</p><p><b>　　圖2.4</b></p><p><b>　　首先：</b></p><p>　　P1——沖孔力1 P1=KLδτ，得P1=24.29KN</p><p>　　P2——沖孔力2 P2=KLδτ，得P2=24.29KN</p><p&

58、gt;　　P3——切斷力 P3=KLδτ，得P3=56.36KN</p><p>　　P4——彎曲力 P4=(kbttδb)/(r+t)，得P4=24.31KN</p><p>　　P5——彎曲力 P5=(kbttδb)/(r+t)，得P5=24.31KN</p><p>　　Y1——P1到X軸的力臂 Y1=15</p><p&

59、gt;　　X1——P1到Y(jié)軸的力臂 X1=43.35</p><p>　　Y2——P2到X軸的力臂 Y2=-15</p><p>　　X2——P2到Y(jié)軸的力臂 X2=43.35</p><p>　　Y3——P3到X軸的力臂 Y3=0</p><p>　　X3——P3到Y(jié)軸的力臂 X3=0</p>&

60、lt;p>　　Y4——P4到X軸的力臂 Y4=0</p><p>　　X4——P4到Y(jié)軸的力臂 X4=-7.57</p><p>　　Y5——P5到X軸的力臂 Y5=0</p><p>　　X5——P5到Y(jié)軸的力臂 X5=-79.13</p><p><b>　　根據(jù)合力距定理：</b>&l

61、t;/p><p>　　YG=（Y1F1+ Y2F2...）/（F1+ F2…）</p><p>　　XG=（X1F1+ X2F2…）/（F1+ F2…）</p><p>　　YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0</p><p>　　XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=-0.01</p><p><b>　　2.

62、4模具的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　本設(shè)計中采用沖孔彎曲切斷級進(jìn)模。工件厚度一般（t=3mm以內(nèi)）,故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時還起到壓緊工件的作用。有的模具也可以采用剛性卸料，加工方便，本設(shè)計中就是

63、采用剛性卸料裝置。</p><p>　　級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)形式如圖2.5所示。</p><p><b>　　圖2.5</b></p><p>　　2.5凹凸模尺寸計算</p><p>　　切廢料尺寸刃口按落料原理設(shè)計和計算 </p><p>　　間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中

64、，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。</p><p>　　沖裁間隙對沖裁力的影響：</p><p>　　雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但

65、是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。</p><p>　　沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：</p><p>　　間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝?dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零

66、。</p><p>　　沖裁間隙對尺寸精度的影響：</p><p>　　間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。</p><p>　　通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺

67、寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。</p>

68、<p>　　該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設(shè)計基準(zhǔn)件，只需計算落料凹模刃口尺寸由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。</p><p>　　工件精度要求為IT12級查《沖壓工藝與模具設(shè)計》P31附表2.2.1：</p><p>　　沖模制造精度為IT9～I(xiàn)T11級，取IT10級。</p><p>　　沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：</p>

69、<p>　　沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp </p><p>　　落料時 Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)- δp </p><p>　　孔心距 Lp=L±δp’ </p><p>　　式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（m

70、m）；</p><p>　　Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；</p><p>　　dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；</p><p><b>　　Δ——工件公差；</b></p><p>　　Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；</p><p>　　δp’——刃口中心

71、距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；</p><p>　　Lp——凸模中心距尺寸（mm）；</p><p>　　L——沖件中心距基本尺寸（mm）；</p><p>　　Zmin——最小沖裁間隙（mm）；</p><p>　　沖孔凸模尺寸：Dp1=(dmin+XΔ)- Δ/4</p><p>　　=7+0.5×0

72、.36=7.18-0.02</p><p>　　沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)- Δ/4</p><p>　　=7.18+2×0.18=7.54-0.02</p><p>　　孔心距 Lp=L±δp’ </p><p>　　Lp1=30±0.01</p><p

73、>　　每工位之間的節(jié)距是Lp=96±0.01</p><p>　　彎曲凸、凹模圓角半徑對產(chǎn)品工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使產(chǎn)品件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。</p><p>　　凸、凹模之間的間隙對彎曲力、制件質(zhì)量、

74、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。</p><p>　　彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。</p><p>　　在選擇間隙時可以直接查表，可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。</p><p>　　凸、凹模工作部分尺寸的確定，

75、主要考慮模具的磨損和彎曲的回彈。由于產(chǎn)品彎曲精度要求不高，所以彎曲時，本設(shè)計中考慮一次彎曲成型，忽略產(chǎn)品彎曲回彈的尺寸，所以本設(shè)計中凸模與凹模間隙為1.0t，即2.5。</p><p>　　凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。</p><p><b>　　凹模凸模圖如

76、下：</b></p><p><b>　　圖2.6彎曲凸模</b></p><p><b>　　圖2.7凹模</b></p><p>　　2.6其他重要零件的選用</p><p><b>　　2.6.1成形零件</b></p><p><

77、;b>　?。?）凸模</b></p><p>　　凸模材料選用T10A，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖6.1所示），圓形凸模采用臺階式固定，異形凸模與固定板采用過盈配合的方式，用螺釘與上模板固定，或者加工一臺階防止在沖壓時掉落，看零件大?。?lt;/p><p><b>　　（2）凹模</b></p><p>　

78、　凹模材料選用T10A，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如下，所有的掉廢料孔，加工臺階，根據(jù)材料厚度2.5毫米，留刃口尺寸4-5毫米。方面廢料直接掉下模板。</p><p>　　2.6.2支撐固定零件</p><p>　　上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標(biāo)準(zhǔn)模架。

79、選用18#對角導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，加工方便，成本低。模具的閉合高度h=189～225mm，</p><p>　　上下模座選用材料為HT200，下模板厚度45，上模板厚度40。</p><p>　　再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸。</p><p><b>　　上、下模座螺釘選取</b></p><p>　　由凹模周界

80、選用M8的內(nèi)六角圓柱頭螺釘參照模具各零件的具體情況，</p><p>　　上模座選用4顆M10X40的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。</p><p>　　下模座選用4顆M8X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。</p><p><b>　　根據(jù)模具的實(shí)際情況</b></p><p>　　上模座選用兩顆Φ10×40的圓柱銷釘定位

81、</p><p>　　下模座選用兩顆Φ8×50的圓柱銷釘定位</p><p>　　參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸。</p><p><b>　　導(dǎo)向裝置：</b></p><p>　　本模具采用圓形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之

82、間采用間隙配合，配合精度為H7/R6。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相對滑動，要求配合表面有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為45～48HRC。</p><p>　　導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級。這些技術(shù)條件可保證整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度

83、和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。</p><p>　　導(dǎo)柱選用GB2861.2—81中的B型導(dǎo)柱，直徑d=25mm、極限偏差為R7、長度L=150mm。</p><p>　　導(dǎo)套選用GB2861.6—81中的A型導(dǎo)套，直徑d=25mm、D=38、極限偏差為H7、長度L=80mm。</p><p>　　由于為減少模具成本，選擇的是標(biāo)準(zhǔn)

84、后側(cè)模架，由于此模架的導(dǎo)柱在對角，模具很平穩(wěn)。</p><p><b>　　3快速成型</b></p><p>　　3.1快速成型原理及特點(diǎn)</p><p>　　快速成形技術(shù)（簡稱RP）是由CAD模型直接驅(qū)動的快速制造任意復(fù)雜形狀三維物理實(shí)體的技術(shù)總稱，快速成型屬于離散/堆積成型。它從成型原理上提出一個全新的思維模式，即將計算機(jī)上制作的零件三維

85、模型，進(jìn)行網(wǎng)格化處理并存儲，對其進(jìn)行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成加工路徑，由成型頭在控制系統(tǒng)的控制下，選擇性地固化或切割一層層的成型材料，形成各個截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維坯件，然后進(jìn)行坯件的后處理，形成零件</p><p>　　快速成型的特點(diǎn)：(1)可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。由于采用離散/堆積成型的原理，它將一個十分復(fù)雜的三維制造過程簡化為二維過程的疊加，可實(shí)現(xiàn)對

86、任意復(fù)雜形狀零件的加工。越是復(fù)雜的零件越能顯示出RP技術(shù)的優(yōu)越性此外，RP技術(shù)特別適合于復(fù)雜型腔、復(fù)雜型面等傳統(tǒng)方法難以制造甚至無法制造的零件；    (2)快速性。通過對一個CAD模型的修改或重組就可獲得一個新零件的設(shè)計和加工信息。從幾個小時到幾十個小時就可制造出零件，具有快速制造的突出特點(diǎn)；(3)高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成復(fù)雜的制造過程，快速制造零件；(4)快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多

87、年來追求的兩大先進(jìn)目標(biāo)，即材料的提取（氣、液固相）過程與制造過程一體化和設(shè)計(CAD)與制造(CAM)一體化；(5)與反求工程(Reverse Engineering)、CAD技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等相結(jié)合，成為產(chǎn)品決速開發(fā)的有力工具。</p><p>　　因此，快速成型技術(shù)在制造領(lǐng)域中起著越來越重要的作用，并將對制造業(yè)產(chǎn)生重要影響。</p><p>　　3.2快速成型的工藝過程<

88、/p><p>　　（1）三維模型的切片處理。根據(jù)被加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度方向上用一系列 一定間隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的輪廓信息。間隔一般取0.05mm~0.5mm， 常用 0.1mm 。間隔越小，成型精度越高，但成型時間也越長，效率就越低，反之則精度低，但效率高。 （2）產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建。由于快速成型系統(tǒng)是由三維 CAD 模型直接驅(qū)動，因此首先要構(gòu)建所加工工件的 三

89、維CAD 模型。該三維CAD模型可以利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件（如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等）直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換而形成三維模型，或?qū)Ξa(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行激光掃描、 CT 斷層掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。  （3）三維模型的近似處理。由于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對模型進(jìn)行近似處理， 以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于S

90、TL格式文件格式簡單、實(shí)用，目前已經(jīng)成為快速成型領(lǐng)域的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接 口文件。它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型，每個小三角形用 3 個頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個法向量 來描述，</p><p>　?。?）成型加工和模型精度。根據(jù)模型文件切片處理的截面輪廓，在計算機(jī)控制下，相應(yīng)的成型頭（激光頭或噴頭）按各截面輪廓信息做掃描運(yùn)動，在工作臺上一層一層地堆積材料，然后將各層相粘結(jié)（有的技術(shù)是層堆積和固化，同步完成，最終得到原型產(chǎn)

91、品。</p><p>　?。?）成型零件的后處理。不同的成型工藝，其后處理復(fù)雜與簡單程度不同。有的成型工藝需要從成型系統(tǒng)里取出成型件后，再次進(jìn)行打磨、拋光和繁雜的二次固化以及去處支撐材料等，或放在高溫爐中進(jìn)行后燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度，如SLA。有的成型工藝則只需要很簡單的后處理，無需打磨和二次固化等。</p><p>　　3.3快速成型的工藝類型</p><p>　

92、　快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法可分為兩類：基于激光及其他光源的成型技術(shù)(Laser Technology)，例如：光固化成型(SLA)、分層實(shí)體制造(LOM)、選域激光粉末燒結(jié)(SLS)、形狀沉積成型(SDM)等；基于噴射的成型技術(shù)(Jetting Technoloy)，例如：熔融沉積成型(FDM)、三維印刷(3DP)、多相噴射沉積(MJD)。下面對其中比較成熟的工藝作簡單的介紹。</p><p>　?。?）光固化成

93、型（Stereo Lithography Apparatus，SLA）</p><p>　　光固化成型的原理是：將激光聚焦到液態(tài)光固化材料（如光固化樹脂）表面、令其有規(guī)律地固化，由點(diǎn)到線到面完成一個層面的建造，而后升降平臺移動一個層片厚度的距離，重新覆蓋一層液態(tài)材料，再建造一個層面，由此層層疊加成為一個三維實(shí)體。SLA方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法，也是技術(shù)上最為成熟的方法　由于可用多種材料，選擇性

94、激光燒結(jié)工藝按采用的原料不同可以直接生產(chǎn)復(fù)雜形狀的原型、型腔模三維構(gòu)件或部件及工具。例如，制造概念原型，可安裝為最終產(chǎn)品模型的概念原型，蠟?zāi)ｈT造模型及其它少量母模，直接制造金屬注塑模等。 </p><p>　?。?）分層實(shí)體制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）</p><p>　　該技術(shù)采用激光或刀具對箔材進(jìn)行切割。首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓

95、線，而后將不屬于原型的材料切割成網(wǎng)格狀。通過升降平臺的移動和箔材的送給可以切割出新的層片并將其與先前的層片粘結(jié)在一起。這樣層層疊加后得到一個塊狀物，最后將不屬于原型的材料小塊剝除，就獲得所需的三維實(shí)體。這里所說的箔材可以是涂覆紙（涂有粘結(jié)劑覆層的紙），涂覆陶瓷箔、金屬箔或其它材質(zhì)基的箔材。因此不易引起翹曲變形。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無需加支撐。缺點(diǎn)是材料浪費(fèi)嚴(yán)重，表面質(zhì)量差。</p&

96、gt;<p>　?。?）選擇激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）</p><p>　　此技術(shù)采用激光對有很好密實(shí)度和平整度的粉末鋪成的層面，有選擇地直接或間接將粉末熔化或粘結(jié)，形成一個層面，鋪粉壓實(shí)，再熔結(jié)或粘結(jié)成另一層并與前一層熔接或粘結(jié)，如此層層疊加為一個三維實(shí)體。所謂直接熔結(jié)是將粉末直接熔化面連接；間接熔結(jié)是指僅熔化粉末表面的粘結(jié)涂層，以達(dá)到互相粘結(jié)的目的。粘

97、結(jié)則是指將粉末采用粘結(jié)劑粘結(jié)。這里的粉末材料主要有蠟、聚碳酸脂、水洗砂等非金屬粉，以及金屬粉如鐵、鈷、鉻以及它們的合金。SLS工藝的特點(diǎn)是材料適應(yīng)面廣，這使SLS工藝頗具吸引力。SLS工藝無需加支撐，因?yàn)闆]有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用。</p><p>　?。?）3DP(Three Dimension Printing)工藝三維印刷工藝是美國麻省理工學(xué)院E-manual Sachs等人研制的。3DP工藝與SLS工

98、藝類似，采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連結(jié)起來的，而是通過噴頭用粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉來上面。用粘結(jié)劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。先燒掉粘結(jié)劑，然后在高溫下滲人金屬，使零件致密化，提高強(qiáng)度。</p><p>　　（5）熔融沉積制造（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）</p><p>　　是繼光固化快

99、速成型和疊層實(shí)體快速成型工藝后的另一種應(yīng)用比較廣泛的快速成型工藝。熔融沉積造型采用熱熔噴頭，使半流動狀態(tài)的材料按CAD分層數(shù)據(jù)控制的路徑擠壓并沉積在指定的位置凝固成型，逐層沉積、凝固后形成整個原型或零件。這一技術(shù)又被稱為熔化堆積法、熔融擠出成模等。FDM快速原型工藝是一種不依靠激光作為成型能源，而將各種絲材加熱熔化的成型方法。</p><p>　　FDM成形工藝干凈，易于操作，不產(chǎn)生垃圾，小型系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，

100、沒有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險，比較適合于家用電器、辦公用品以及模具行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)，以及用于醫(yī)學(xué)、醫(yī)療、大地測量、等基于數(shù)字成像技術(shù)的三維實(shí)體模型制造。</p><p><b>　　表3.3</b></p><p>　　本次所采用的快速成型工藝為熔融沉積制造（FDM）。</p><p>　　3.3.1熔融沉積制造的特點(diǎn)</p>&l

101、t;p>　　這種工藝不用激光，使用、維護(hù)簡單，成本較低。用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造。用ABS制造的原型因具有較高強(qiáng)度而在產(chǎn)品設(shè)計、測試與評估等方面得到廣泛應(yīng)用。近年來又開發(fā)出PC，PC/ABS，PPSF等更高強(qiáng)度的成形材料，使得該工藝有可能直接制造功能性零件。由于這種工藝具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM系統(tǒng)在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30％ 適于三維打印機(jī)的特點(diǎn)。不使用激光，維護(hù)簡單，成本低

102、：價格是成型工藝是否適于三維打印的一個重要因素。多用于概念設(shè)計的三維打印機(jī)對原型精度和物理化學(xué)特性要求不高，便宜的價格是其能否推廣開來的決定性因素。</p><p>　　塑料絲材，清潔，更換容易：與其他使用粉末和液態(tài)材料的工藝相比，絲材更加清潔，易于更換、保存，不會在設(shè)備中或附近形成粉末或液體污染。后處理簡單：僅需要幾分鐘到一刻鐘的時間剝離支撐后，原型即可使用。而現(xiàn)在應(yīng)用較多的SL，SLS，3DP等工藝均存在清理

103、殘余液體和粉末的步驟，并且需要進(jìn)行后固化處理，需要額外的輔助設(shè)備。這些額外的后處理工序一是容易造成粉末或液體污染，二是增加了幾個小時的時間，不能在成型完成后立刻使用。</p><p>　　成型速度較快：一般來講，F(xiàn)DM工藝相對于SL，SLS，3DP工藝來說，速度是比較慢的。但針對三維打印應(yīng)用，其也有一定的優(yōu)勢。首先，SL，SLS，3DP都有層間過程（鋪粉/液，掛平），因而它們一次成型多個原型是速度很快，例如3DP

104、可以做到一小時成型25mm左右高度的原型。三維打印機(jī)成型空間小，一次多成型1至2個原型，相對來講，他們的速度優(yōu)點(diǎn)就不甚明顯了。其次三維打印機(jī)對原型強(qiáng)度要求不高，所以FDM工藝可通過減小原型密實(shí)程度的方法提高成型速度。通過試驗(yàn)，具有某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的模型，最高成型速度已經(jīng)可以達(dá)到60立方厘米/小時。通過軟件優(yōu)化及技術(shù)進(jìn)步，預(yù)計可以達(dá)到200立方厘米/小時的高速度?？焖偎芰狭慵圃?#160;   材料性能一直是F

105、DM工藝的主要優(yōu)點(diǎn)，其ABS原型強(qiáng)度可以達(dá)到注塑零件的三分之一。今年來又發(fā)展出PC，PC/ABS，PPSF等材料，強(qiáng)度已經(jīng)接近或超過普通注塑零件，可在某些特定場合（試用，維修，暫時替換等）下直接使用。雖然直接金屬零件成型（近年來許多研究機(jī)構(gòu)和公司都在進(jìn)行這方面的研究，是當(dāng)今快速原型領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)）的材料性能更好，但在塑料零件領(lǐng)域，F(xiàn)DM工藝是一種非常適宜的快速制造方</p><p>　　3.3.2熔融沉積快速

106、成型工藝的基本原理</p><p>　　FDM是指將熱熔性材料（ABS、尼龍或蠟）通過加熱器熔化，擠壓噴出并堆積一個層面，然后將第二個層面用同樣的方法建造出來，并與第一個層面粘結(jié)在一起，如此層層堆積而獲得一個三維實(shí)體。</p><p>　　3.3.3熔融沉積快速成型工藝過程</p><p>　　FDM工藝是利用熱塑性材料的熱熔性、粘結(jié)性，在計算機(jī)控制下層層堆積成型。

107、加熱噴頭在計算機(jī)的控制下，可根據(jù)截面輪廓的信息，作X-Y平面運(yùn)動和高度Z方向的運(yùn)動。絲狀熱塑性材料有供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱至熔融態(tài)，然后被選擇性的涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成截面輪廓。一層截面完成后，噴頭上升一截面層的高度，在進(jìn)行下一層的涂覆。如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品。</p><p>　　FDM快速成型的過程包括：設(shè)計三維CAD模型、將繪制出的圖形進(jìn)行“分層”截面、對STL文件進(jìn)行分層處理、成型、

108、后處理。</p><p>　　3.4以本文設(shè)計凹凸模為例的快速成型過程</p><p>　?。?）建立三維數(shù)據(jù)模型，將現(xiàn)實(shí)物體的各種信息用一定的數(shù)據(jù)方式在計算機(jī)中表現(xiàn)出來的過程稱為建模。運(yùn)用Pro/E軟件將模具的凸模（圖3.5）進(jìn)行三維建模，如圖3.5所示，</p><p><b>　　圖3.5凹凸模</b></p><p&

109、gt;　　（2）將Pro/E繪制出來的圖形進(jìn)行“分層”逐層截面，即切片。從而指導(dǎo)打印機(jī)可以逐層打印。設(shè)計軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。所以要先將Pro/E繪制的三維圖形進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，變換成STL格式，如圖3.6所示，</p><p><b>　　圖3.6凹模</b></p><p>　?。?）STL文件的分層處理</p><p

110、>　　由于快速成型是將模型按照一層層截面加工，累加而成的，所以必須將STL格式的三維CAD模型轉(zhuǎn)化為快速成型制造系統(tǒng)可接受的層片模型，片層的厚度范圍通常在0.25-0.762之間，如圖3.7,3.8所示，</p><p><b>　　圖3.7</b></p><p><b>　　圖3.8</b></p><p>&l

111、t;b>　?。?）成型 </b></p><p>　　產(chǎn)品的成型包括兩個方面：支撐制作和實(shí)體制作</p><p>　　由于FDM 的工藝特點(diǎn)，系統(tǒng)必須對產(chǎn)品三維CAD 模型做支撐處理，否則，在分層制造過程中，當(dāng)上層截面大于下層截面時，上層截面的多出部分將會出現(xiàn)懸浮(或懸空) ，從而使截面部分發(fā)生塌陷或變形，影響零件原型的成型精度，甚至使產(chǎn)品原型不能成型。支撐還有一個重要的

112、目的:建立基礎(chǔ)層。在工作平臺和原型的底層之間建立緩沖層，使原型制作完成后便于剝離工作平臺。此外，基礎(chǔ)支撐還可以給制造過程提供一個基準(zhǔn)面。所以FDM 造型的關(guān)鍵一步是制作支撐。</p><p>　　在支撐的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)體的造型，自下而上層層疊加形成三維實(shí)體，這樣可以保證實(shí)體造型的精度和品質(zhì)。</p><p><b>　　（5）后處理</b></p><

113、;p>　　快速成型的后處理主要是對成型進(jìn)行表面處理。去除實(shí)體的支撐部分，對部分實(shí)體表面進(jìn)行處理，使成型精度、表面粗糙度等達(dá)到要求。但是，成型的部分復(fù)雜和細(xì)微結(jié)構(gòu)的支撐很難去除，在處理過程中會出現(xiàn)損壞成型表面的情況，從而影響成型的表面質(zhì)量，成型的后處理是一個較為復(fù)雜的問題。</p><p><b>　　4.三坐標(biāo)測量機(jī)</b></p><p>　　4.1三坐標(biāo)測量

114、機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　三坐標(biāo)測量機(jī)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種高效率的新型精密測量儀器。它廣泛應(yīng)用于制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)中。作為一種檢測儀器,對零件和部件的尺寸、形狀及相互位置進(jìn)行檢測。</p><p>　　三坐標(biāo)測量機(jī)是集光電機(jī)械計算機(jī)自動控制等多種高科技為一體的精密高效計量設(shè)備，能準(zhǔn)確測量出零件的點(diǎn)線面幾何元素的相互關(guān)系和空間位置尺寸 逆向工程中物體表面三維數(shù)據(jù)

115、的獲取方法可分為接觸式和非接觸式兩大類 在接觸式的測量方法中，三坐標(biāo)測量機(jī)是應(yīng)用最廣泛的一種測量設(shè)備結(jié)構(gòu)組成三坐標(biāo)測量機(jī)主要由主機(jī)測頭電氣系統(tǒng)三大部分組成，主機(jī)結(jié)構(gòu)包括：（1）框架，指測量機(jī)的主體架子它是工作臺立柱橋框殼體等機(jī)械結(jié)構(gòu)的集合體（2）標(biāo)尺系統(tǒng)，三坐標(biāo)測量機(jī)所用的標(biāo)尺有線紋尺精密絲桿感應(yīng)同步器光柵尺磁尺及光波波長等，該系統(tǒng)還應(yīng)包括數(shù)顯電氣裝置（3）導(dǎo)軌，是測量機(jī)實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動的重要部件測量機(jī)多采用滑動導(dǎo)軌滾動軸承導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌，

116、而以氣浮靜壓導(dǎo)軌為主要形式（4）驅(qū)動裝置，可實(shí)現(xiàn)機(jī)動和程序控制伺服運(yùn)動的功能在測量機(jī)上一般采用的驅(qū)動裝置</p><p>　　4.2三坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理</p><p>　　三坐標(biāo)機(jī)的測量原理是: 將被測物體置于三坐標(biāo)機(jī)的測量空間, 可獲得被測物體上各點(diǎn)的坐標(biāo)位置,根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值, 經(jīng)計算可求出被測的幾何尺寸、形狀和位置。將被測零件放入它允許的測量空間，精確地測出被測零件表面的點(diǎn)