1、I本科毕业论文（20 届）冲压模具的快速成型所在学院专业班级 机械设计制造及自动化学生姓名指导教师完成日期II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III冲压模具的快速成型 摘要：近年来，快速成型技术和逆向工程技术发展迅速，尤其是模具制造领域应用非常广泛，将快速成型技术与逆向工程技术相结合，可以在已有样件或原型的基础上进行复制和产品的创新再设计，缩短新产品的设计和研制周期，适应市场的多品种、小批量的快速响应能力。关键字：快速成型技术，特点，分析，前景，三坐标测量Rapid protot
2、yping of progressive metal stamping toolsAbstract: in recent years, the rapid prototyping technology and reverse engineering technology has developed rapidly, especially in mould manufacturing field of application is very broad, combining rapid prototyping technology and reverse engineering technolo
3、gy, can be on the basis of the existing samples or prototypes to reproduce and products innovation design, shortening the period of the design and development of new products, to adapt to the market many varieties, small batch, fast response ability.Key words: rapid prototyping technology, character
4、istics, analysis and prospect, three coordinate measuringIV目 录前 言 .11 概述 .21.1 冲压模具介绍 .21.2 快速成型概述 .31.3 快速成型系统的基本工作原理 .41.4 快速成型制造的发展 .42 RPM 技术的原理和特点 .62.1 RPM 技术的原理 .62.2 RPM 技术发热内涵 .72.2.1 实体自由成型制造（SFF） .82.2.2 直接 CAD 制造（DCM） .82.2.3 离散堆积制造（DCM） .82.2.4 即时制造（IM） .82.2.5 分成制造（LM） .92.2.6 材料添加制造（M
5、IM） .92.3 RPM 技术的特点 .93 几种常用的 RPM 方法 .113.1 立体光刻（Stereo Lithography Apparatus，SLA） .113.2 分层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM） .113.3 选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS） .123.4 熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling，FDM） .124 三坐标测量数据处理步骤 .14参考文献 .33致 谢 .341前 言快速成型(rapid prototyping, RP)技术是在计算机技术、
6、数控技术、激光技术和新材料上的基础上发展起来的一种先进制造技术。它具备如下特点：原形的复制性、互换性高、制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低 50%，加工周期缩短 70%以上，高度技术集成，实现了设计制造一体化；制造原型所用的材料不限，各种金属与非金属材料均可使用，因而，得到广泛应用。快速成型技术自 80 年代问世以来，在成型系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模技术（rapid tooling ，RT）和快速制造技术（rapid manufacturing ，RM）的发展。快速成型技术（RP）是制造
7、技术的一次飞跃，它从成型原理上提出了一个全新点的思维模式，即将计算机辅助设计（CAD） ，计算机辅助制造（CAM） 。计算机数字控制（CNC） 、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体，依据计算机构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息， ，按照这些轮廓信息由成型头在控制系统的控制下，选择性的固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面的轮廓，并逐渐顺序堆加成三维工件。经过十余年的发展，目前已成熟的快速成型技术的与商品化的快速成型机有 SLA、LOM、SLS、FDM、及 TDP 等型号，被广泛地应用于工业和医疗领域，已取得了丰硕的成果。同时快速成型技术还派生了一个
8、全新的领域快速模具制造，以供批量生产塑料件或金属件。例如。可根据RP 原型零件复制硬环氧树脂模具，生产塑料件或注塑模；根据 RP 原型零件复制硅橡胶模具，生产塑料件或注塑模等等。但是由于该技术的成本高，制件的精度、强度和耐久性等方面还不能满足用户的期望，暂时阻碍了 RP 技术的推广和普及。但是该技术近年来迅速在我国的工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。快速自动成型技术为企业提高竞争力提供了一种先进的手段。21 概述1.1 冲压模具介绍冲压模具-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模） 。冲压
9、-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。一般可按以下几个主要特征分类：（1）根据工艺性质分类a.冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。b.
10、弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。c.拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。d.成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。（2）根据工序组合程度分类a.单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。b.复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。c.级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行
11、程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。3（3）依产品的加工方法分类 依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。a. 冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式
12、有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。 1.2 快速成型概述21 世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临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。在制造业日趋国际化得状况下，缩短产品开发周期、减少新产品的投资风险和开发成本，已成为企业获取利润和赖以生存的关键。快速成型技术(rapid prototyping, RP)就是直接从计算机设计方案产生三维实体的快速成型技术，涉及机械工程、自动控制、激光、计算机、材料等多个
13、学科，是由现代制造技术迅速发展的需要应运而生的，快速成型技术自 20 世纪 80 年代问世以来，在成型系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模（rapid tooling ，RT） 、快速制造（rapid manufacturing ，RM）的发展，90 年代终末期是RP 技术蓬勃发展的阶段。在科技部的领导和支持下，全国先后成立了近 10 家旨在推广应用 RP 技术的“快速原型制造技术中心” ，863/CIMS 课题专家组还将快速成型技术纳入发展项目。因而，该技术近半年迅速在我国的工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。快速成型技术是近年来发展起来的直接
14、根据 CAD 模型快速生产样件或零件的成型技术总称。它集成了 CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，4是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的 CAD 模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。快速成型技术把复杂的三维制造转化为二维叠加，在不用模具和工具的条件下，堆积成型几乎任意复杂的零部件，极大的提高了生产效率和制造柔性。快速成型技术发展非常迅速，目前已形成了相当大的市场。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造技术一起，已成为现代模型、模具、和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等设计
15、制造领域得到了广泛应用。1.3 快速成型系统的基本工作原理RP 系 统 可 以 根 据 零 件 的 形 状 ， 每 次 制 做 一 个 具 有 一 定 微 小 厚 度 和 特 定 形 状 的截 面 ， 然 后 再 把 它 们 逐 层 粘 结 起 来 ， 就 得 到 了 所 需 制 造 的 立 体 的 零 件 。 当 然 ， 整个 过 程 是 在 计 算 机 的 控 制 下 ， 由 快 速 成 形 系 统 自 动 完 成 的 。 不 同 公 司 制 造 的RP 系 统 所 用 的 成 形 材 料 不 同 ， 系 统 的 工 作 原 理 也 有 所 不 同 ， 但 其 基 本 原 理 都 是 一样
16、 的 ， 那 就 是 “分 层 制 造 、 逐 层 叠 加 “。 这 种 工 艺 可 以 形 象 地 叫 做 “增 长 法 “或 “加 法 “。 每 个 截 面 数 据 相 当 于 医 学 上 的 一 张 CT 像 片 ； 整 个 制 造 过 程 可 以 比 喻 为 一 个“积 分 “的 过 程 。 RP 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 。 RP 技 术 的 基 本 原 理 是 ： 将 计算 机 内 的 三 维 数 据 模
17、 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 熔 结 、 聚 合 、粘 结 等 手 段 使 其 逐 层 堆 积 成 一 体 ， 便 可 以 制 造 出
18、 所 设 计 的 新 产 品 样 件 、 模 型 或 模具 。 自 美 国 3D 公 司 1988 年 推 出 第 一 台 商 品 SLA 快 速 成 形 机 以 来 ， 已 经 有 十 几种 不 同 的 成 形 系 统 ， 其 中 比 较 成 熟 的 有 UV、 SLA、 SLS、 LOM 和 FDM 等 方 法1.4 快速成型制造的发展国际上首台快速成型机于 1987 年诞生于美国，是由美国 3DSystems 公司制造的快速成型系统 SLA-1，采用立体光刻法的快速成形制造系统。51998 年在我国上海举行的第七届国际模具技术和设备展览会上，美国、日本、德国、新加坡等国都展出了 RPM
19、设备。目前全世界已有 2000 多台 RPM 系统投入使用。我国 RPM 技术的研究始于 1991 年。清华大学、西安交通大学、华中科技大学、南京航空航天大学等高校和北京隆源 RPM 公司、广州中望商业机器有限公司等都 在 RPM 的研究与应用放面取得了显著成果。清华大学现已开发出“M-RPMS-”型多功能快速成型制造系统，这是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种 RPM 工艺的系统。62 RPM 技术的原理和特点2.1 RPM 技术的原理快速成型制造技术：是一种基于离散堆积成型思想的新型成型技术，是综合利用 CAD 技术、数控技术、激光加工技术和材料技术实现从零件设计到三维实体原型技术实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。RPM 的流程图
