1、本科毕业论文（20 届）垫片的模具设计及快速制造技术研究所在学院专业班级 材料成型及控制工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 垫片的模具设计及快速制造技术研究 1设计意义及目标学生应通过本次毕业设计，了解冲压模具的结构及设计方法；了解快速制造技术的方法及应用；了解 3D 打印快速制造技术的工作原理、适用材料、制造工艺及在模具制造中的应用，为学生在毕业后从事材料成型技术工作打好基础。2主要任务。（1）查阅 20 篇以上的科技文献（2）
2、零件名称 ：垫片生产批量 ：大批量材 料 ：10 号钢厚 度 ：2mm 1）了解冲压模具设计的方法。分析所给零件的工艺方案和模具结构。计算凸凹模的尺寸。2）绘制凸凹模的零件图和并建立图凹模的三维模型。3）掌握 3D 打印快速制造技术的工作原理、适用材料、制造工艺流程及工艺参数4）用 3D 打印快速成型设备制造凸凹模。掌握模具设计的方法，并通过 3D 打印快速成型设备制造模具的主要零件。分析比较快速成型工艺和传统工艺各自的优缺点。（3）完成毕业设计的开题答辩、中期检查。（4）按照毕业论文的撰写要求完成毕业论文、参加答辩。3主要参考文献1丁松聚主编.冷冲模设计.北京：机械工业出版社，2001.10
3、2王广春，赵国群.北京.快速成型与快速模具制造技术及其应用.机械工业出版社，2013.13刘厚才，莫健华，刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用J.机械科学与技术，2008，（9）4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献，完成开题报告 12 月 1 日12 月 31 日2 阅读相关文献，完成凸凹模计算 1 月 1 日3 月 10 日3 绘制凸凹模的零件图和三维图并完成中期检查3 月 11 日4 月 30 日4 用 3D 打印设备制造凸凹模 5 月 1 日5 月 15 日5 撰写毕业论文，准备答辩 5 月 16 日6 月 10 日审核人_ _年_月_日I快速成型与模具设计摘 要： 3D
4、打印快速成型技术是一门新兴生产技术,具有很大的市场前景。3D打印快速成形技术指在不需要任何刀具、工装、模具的情况下，根据零件的三维CAD模型数据，利用快速成形设备及从下往上一层一层堆积的工艺，准确快速地生产产品的一项新型技术手段。本文在介绍了快速成型打印技术在产业未来的发展前景、三维打印快速成型技术的工作原理、制造工艺流程及特点的基础上以及跟传统模具制造工艺的不同，完成了垫片的模具设计并用3D 打印设备打印了一套模具,分析了ABS打印材料及打印工艺参数对零件质量的影响，展望了3D打印技术的未来发展趋势。关键词：快速成型 ,模具 ,冲压Rapid prototyping and die desi
5、gnAbstract：3D printing rapid prototyping technology is a new production technology, it has a lot of market prospects. 3D printing rapid prototyping technology that does not require any tool, fixture, mold, it according to the parts of the three-dimensional CAD model data , using rapid prototyping eq
6、uipment and on a layer of a layer of accumulation process from down to up, it is a new technological tool for producing products accurately and rapidly. The paper is introduced based on the developing prospect of the rapid prototyping printing technology in the future of industry , the working princ
7、iple of 3D printing rapid prototyping technology, manufacturing process and characteristics and the difference with traditional die manufacturing process. And then complete the design of the gasket and print a die with 3D printing equipment., it analyzes the influence of ABS printing materials and p
8、rinting process parameters on the quality of the parts and forecasts the future development trend of 3D printing technology.Keywords: rapid prototyping die stampingIII目 录1 前言 -11.1 模具行业的发展现状和市场前景 -11.2 冲压工艺介绍 -12 垫片的模具设计 -22.1 冲裁工艺设计 -22.1.1 垫片的工艺性分析 -22.1.2 冲压工艺方案的确定 -22.2 排样设计 -32.2.1 排样方案确定 -32.2
9、.2 搭边的选取 -42.2.3 送料步距、条料宽度与材料利用率的计算 -42.2.4 排样图 -52.2.5 冲裁力和压力中心的计算 -52.3 刃口尺寸计算 -62.3.1 冲孔刃口尺寸计算 -62.3.2 落料刃口尺寸 -62.4 冲裁模主要零部件设计与强度校核 -72.4.1 凹模的设计 -72.4.2 凸凹模的设计 -82.4.3 凸模的设计 -92.4.4 凸模强度校核 -102.4.5 凹模强度校核 -102.4.6 其他零部件的选择 -112.5 压力机的选取 -112.6 模具闭合高度的校核 -113 3D 打印快速制造技术 -123.1 工作原理 -123.2 常用材料 -
10、123.3 制 造 工 艺 流 程 -134 3D 打印技术生产冲压模具 -14IV4.1 使用设备 -144.2 使用材料介绍 -144.3 三维设计 -144.4 打印过程分析 -164.5 完成打印 -175 冲 压 模 具 的 传 统 与 现 代 制 造 工 艺 比 较 -195.1 模具制造基本要求 -195.2 模具制造特点 -195.3 模具的传统制造工艺 -195.4 模具的现代制造工艺 -205.6 现代与传统模具制造工艺的比较 -206 结 论 -22参考文献 -23致 谢 -2411 前言1.1 模具行业的发展现状和市场前景模具是不仅是中国也是全世界制造业的重要基础工艺装
11、备，工业产品中大批量生产以及新产品开发都离不开模具，用模具生产制件所达到的一系列高标准以及高利润，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。当今世界经济的飞速健康发展表现出对模具制造行业越来越高的需求。在中国人们已经越来越认识到模具技术水平的高低，已经成为衡量一个国家制造业的水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量，效益和新产品的开发能力。我国正处于从模具制造大国向模具制造强国转变的进程中，虽然我国模具行业已经进入高速发展时期，但是未来 10-15 年仍是我国模具行业发展的重要时期。同时我国引进国外先进技术，对国内市场有一定的冲击，因此我国必须要加强人才的培养以及模具产品结构的调整。使我国
12、模具行业不断的进步。我国模具市场前景具有广阔性，随着模具可以应用的领域不断增大以及对模具行业提出的高要求，使模具发展快于其他行业，也使模具市场供不应求。外资和民营资本持续看好我国模具行业，认为其机遇大于挑战，具有很大的发展空间和潜力。汽车，飞机，电子等行业对于模具的需求大幅度增加以及人们对模具生产周期的要求更高，使模具行业发展更加迅速。作为未来中国模具制造业接班人，大学生应努力学习专业知识，多多了解接触新兴模具制造技术并且扎实传统模具制造技术。1.2 冲压工艺介绍冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或者变形，从而获得一定的尺寸、形状和性能的零件加工方法。利用冷冲压可以
13、得到形状复杂、用别的加工方法难以加工的零件。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，所以，尺寸稳定，互换性好。使用冷冲压加工，材料的利用率高，工件质量轻、强度高、耗能也少，所以成本也较低。冲压操作简单、易于实现机械化和自动化。但是冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，成本较高、生产周期较长，因此冲压工艺多用于成批、大量生产的生产2中 5。2 垫片的模具设计零件名称：垫片生产批量：大批量材料：10 号钢厚度：2mm2.1 冲裁工艺设计2.1.1 垫片的工艺性分析本设计的垫片要求大批量生产，普通级精度要求及表面质量，材料为 10 号钢。10 号钢具有较好的强度与冲压加工性，它的塑性和韧性较好焊接性比较好
14、。这个垫片的形状简单、厚度小、精度要求不高，故可以考虑采用积聚废料的复合冲压工序。2.1.2 冲压工艺方案的确定该零件的基本工序为落料和冲孔，因此有下面三种方案：方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料连续冲裁，采用连续模生产。3表 2.1 三种方案的比较模具种类比较项目单工序模 复合模 级进模冲件精度 较低 高 一般生产效率 较低 较高 高生产批量适合大、中、小批量适合大批量 适合大批量模具复杂程度 较易 较复杂 复杂模具成本 较低 较高 高模具制作精度 较低 较高 高模具制造周期 较快 较长 长模具外形尺寸 较小 中等 较大冲压设备能力 较小 中等 较大工作条件 一般 较好 好方案一模具结构比较简单，可是有两道工序，需要两副模具，因此生产效率低，不符合本设计的要求。方案二只要一套模具，冲压件的形位精度容易保证，生产效率高，虽然模具结构比方案一复杂，但是因为零件形状比较简单，所以模具的生产制造相对简单。方案三也只要一副模具，生产效率高，但是零件的冲压精度不高，要在模具上安装导正销才能够保证它的形位精度，因此模具制造安装较困难，成本较高。综上，采用方案二。2.2 排样设计
