“鏈片沖孔落料復(fù)合模”凸凹模零件的機(jī)械加工工藝過程及工藝裝備的設(shè)計

“鏈片沖孔落料復(fù)合?！蓖拱寄Ａ慵臋C(jī)械加工工藝過程及工藝裝備的設(shè)計,沖孔,復(fù)合,凸凹,零件,機(jī)械,加工,工藝,過程,進(jìn)程,裝備,設(shè)備,設(shè)計 江蘇省高等教育自學(xué)考試 模具制造工藝課程設(shè)計任務(wù)書 ? 題目： “鏈片沖孔落料復(fù)合模”凸凹模零件的機(jī)械加工工藝過程及工藝裝備的設(shè)計（單件生產(chǎn)） ? 內(nèi)容：１．零件圖　　１張 　　?。玻鲌D　　１張 　　?。常畽C(jī)械加工工藝過程綜合卡片　　?。睆? 　　　４．課程設(shè)計說明書　?。狈? ? ?完成時間：　　　　年　　　月　　　日 專業(yè)　　　　　　　　　　　　 姓名　　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師　　　　　　　　　　 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　年　　　　月　　　　日 一、 設(shè)計題目 “鏈片沖孔落料復(fù)合模”凸凹模零件的機(jī)械加工工藝過程及工藝裝備的設(shè)計 1、裝配圖 2、凸凹模零件 二、設(shè)計要求 根據(jù)裝配圖和零件圖設(shè)計凸凹模零件的機(jī)械加工工藝過程及工藝裝備，生產(chǎn)綱領(lǐng)為單件或小批生產(chǎn)。設(shè)計的要求包括以下幾個部分： 零件圖 1張 毛坯圖 1張 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張 課程設(shè)計說明書 1份 三、設(shè)計的內(nèi)容、方法、步驟 1、對零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖 考生在得到設(shè)計題目之后應(yīng)首先對零件進(jìn)行分析，其主要內(nèi)容包括： （1）分析零件的作用及零件圖上的技術(shù)要求； （2）分析零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度以及設(shè)計基準(zhǔn)等； （3）分析零件的性質(zhì)、熱處理及機(jī)械加工、電加工的工藝性。 零件圖應(yīng)按機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)仔細(xì)繪制。除特殊情況經(jīng)指導(dǎo)教師同意外，均按1：1比例畫出（并繪制造型圖）。 2、選擇毛坯的制造方式 毛坯的選擇應(yīng)該從生產(chǎn)批量的大小、零件的復(fù)雜程度、加工表面及非加工表面的技術(shù)要求、零件的受力狀況等幾個方面的綜合考慮，正確的選擇毛坯的制造方式，可以使整個工藝過程更加經(jīng)濟(jì)合理，故應(yīng)慎重對待。其步驟為： （1）確定毛坯類型，即選擇鑄件、鍛件還是型材等； （2）確定毛坯形狀； （3）規(guī)定毛坯精度等級； （4）確定毛坯余量（查表法） （5）給出毛坯技術(shù)要求； （6）繪制零件-毛坯綜合圖。 3、制訂模具零件的機(jī)械加工工藝路線 （1）制訂工藝路線 在對零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，制訂零件的工藝路線和劃分粗、精加工階段。對于比較復(fù)雜的零件，可以先考慮幾個加工方案，分析比較后，再從中選擇比較合理的加工方案。 （2）選擇定位基準(zhǔn)，進(jìn)行必要的工序尺寸計算 根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇原則合理選定各工序的定位基準(zhǔn)。當(dāng)某工序的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不相符時，需對它的工序尺寸進(jìn)行換算。 （3）選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具 機(jī)床設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟(jì)合理。在單件生產(chǎn)條件下，一般應(yīng)采用通用機(jī)床。 （4） 加工余量及工序間尺寸與公差的確定 根據(jù)工藝路線的安排，要求逐工序逐表面地確定加工余量。其工序間尺寸公差，按經(jīng)濟(jì)精度確定。一個表面的總加工余量，則為該表面各工序間加工余量之和。 在本設(shè)計中，對各加工表面的余量及公差，可根據(jù)指導(dǎo)教師的決定，也可在各加工表面留出4～5mm 的余量。 （5）切削用量的確定 在機(jī)床、刀具、加工余量等已確定的基礎(chǔ)上，要求用公式計算l ～2 道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由切削用量手冊中查得。 （6）畫毛坯圖 在加工余量已確定的基礎(chǔ)上畫毛坯圖，要求毛坯輪廓用粗實線繪制，零件的實體尺寸用雙點(diǎn)畫線繪出。比例取1 ：1 。同時應(yīng)在圖上標(biāo)出毛坯的尺寸、公差、技術(shù)要求、毛坯制造的分模面、圓角半徑和起模斜度等。 （7） 填寫機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 將前述各項內(nèi)容以及各工序加工簡圖一并填人機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。 4、編寫設(shè)計說明書和準(zhǔn)備答辯 學(xué)生在完成上述全部工作之后，應(yīng)將前述工作依先后順序編寫設(shè)計說明書一份，要求字跡工整，語言簡練，文字通順。說明書應(yīng)以A4 紙書寫，四周留有邊框，并裝訂成冊。 （1）設(shè)計說明書的作用 設(shè)計說明書作為零件工藝設(shè)計的重要技術(shù)文件之一，是設(shè)計圖樣加工的基礎(chǔ)和理論依據(jù)，也是進(jìn)行設(shè)計審核、教師評分的依據(jù)。因此，編寫說明書是工藝設(shè)計工作的重要環(huán)節(jié)之一。對于課程設(shè)計來說，說明書是反映工藝設(shè)計思想、工藝設(shè)計方法以及工藝設(shè)計結(jié)果的主要文件，是評判課程設(shè)計質(zhì)量的重要資料。工藝設(shè)計說明書是審核工藝設(shè)計是否合理的主要技術(shù)文件，它在于說明工藝設(shè)計的正確性。 從課程設(shè)計開始，設(shè)計者就應(yīng)隨時逐項記錄設(shè)計內(nèi)容、計算結(jié)果、分析見解和資料來源。每一設(shè)計階段結(jié)束后，隨即整理、編寫出有關(guān)部分的說明書，課程設(shè)計結(jié)束時，再歸納、整理，編寫正式說明書。 （2）設(shè)計說明書的內(nèi)容格式 a ．封面。設(shè)計說明書封面格式見后。 b ．前言。前言主要是對設(shè)計背景、設(shè)計目的和意義進(jìn)行總體描述，使讀者對該設(shè)計說明書有一個總的了解。 c ．目錄。目錄應(yīng)列出說明書中的各項標(biāo)題內(nèi)容及其頁次，包括設(shè)計任務(wù)書和附錄。 d ．設(shè)計任務(wù)書。設(shè)計任務(wù)書一般包含設(shè)計要求、使用條件、圖樣及主要設(shè)計參數(shù)等。 e ．說明書正文。說明書正文內(nèi)容包括：零件在模具中的地位，擬定零件的工藝性分析（零件的作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵部位技術(shù)要求分析等），零件毛坯的選擇，制訂零件加工工藝規(guī)程，主要表面在加工時應(yīng)注意的問題及采取的措施。 f ．其他需要說明的內(nèi)容及設(shè)計心得體會。 g ．參考文獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)前編列序號，以便正文引用。 （3） 設(shè)計說明書的要求 說明書要求內(nèi)容完整，分析透徹，文字簡潔通順，計算結(jié)果準(zhǔn)確，書寫工整清晰，并按合理的順序及規(guī)定的格式編寫。計算部分只需寫出計算公式，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，即直接得出計算結(jié)果，不必寫出全部運(yùn)算及修改過程。 編寫設(shè)計計算說明書時應(yīng)注意： a ．設(shè)計說明書應(yīng)按內(nèi)容順序列出標(biāo)題，做到層次清楚，重點(diǎn)突出。計算過程列出計算公式，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，寫出計算結(jié)果，標(biāo)明單位，并寫出根據(jù)計算結(jié)果所得出的結(jié)論或說明。 b ．引用的計算公式或數(shù)據(jù)要注明來源，主要參數(shù)、尺寸、規(guī)格和計算結(jié)果可在每頁右側(cè)計算結(jié)果欄中列出。 c ．為清楚地說明計算內(nèi)容，設(shè)計說明書中應(yīng)附有必要的簡圖（如工序圖等）。 d ．設(shè)計說明書要用鋼筆或用計算機(jī)按規(guī)定格式書寫或打印在A4 紙上，按目錄編寫內(nèi)容、標(biāo)出頁碼，然后左側(cè)裝訂成冊。 （4） 答辯準(zhǔn)備及成績考核 a ．答辯是課程設(shè)計教學(xué)過程的最后環(huán)節(jié)，準(zhǔn)備答辯的過程也是系統(tǒng)回顧、總結(jié)和學(xué)習(xí)的過程?？偨Y(jié)時應(yīng)注意對以下方面深人剖析：零件在模具中的地位，擬定零件的工藝性分析（零件的作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵部位技術(shù)要求分析等），零件毛坯的選擇，制訂零件加工工藝規(guī)程，主要表面在加工時應(yīng)注意的問題及采取的措施，工藝性和使用維護(hù)性等。全面分析所設(shè)計加工工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。在做出系統(tǒng)總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過答辯，找出設(shè)計計算和圖樣中存在的問題和不足，把還不甚清晰或尚未考慮到的問題分析理解清楚，深化設(shè)計成果，使答辯過程成為課程設(shè)計中繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高的過程。 b ．課程設(shè)計的全部圖樣及說明書應(yīng)有設(shè)計者及指導(dǎo)教師的簽字。未經(jīng)指導(dǎo)教師簽字的設(shè)計，不能參加答辯。設(shè)計者本人應(yīng)首先對自己的設(shè)計進(jìn)行10～15min 的講解，然后進(jìn)行答辯。每個學(xué)生的答辯總時間，一般不超過30～40min。課程設(shè)計成績根據(jù)平時的工作情況、工藝分析的深人程度、工藝裝備的選擇水平、圖樣的質(zhì)與量、獨(dú)立工作能力以及答辯情況綜合衡量，由答辯小組討論評定。 c ．通過課程設(shè)計答辯，教師根據(jù)設(shè)計圖樣、設(shè)計說明書和答辯中回答問題的情況，并考慮考生在設(shè)計過程中的表現(xiàn)，綜合評定成績。答辯成績定為五級：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。 四、要點(diǎn)說明 1、零件-毛坯綜合圖繪制方法 零件-毛坯綜合圖實質(zhì)上是一個疊加圖。綜合圖=零件圖＋簡化的毛坯圖。 （1）零件-毛壞綜合圖目的 使工藝人員明確從毛坯到零件，其形狀和尺寸形成過程，表明了零件加工工藝對毛坯的要求，作為設(shè)計毛坯圖的依據(jù)（也可代替毛坯圖使用）。 （2）畫法 a ．畫出零件圖（生產(chǎn)中直接采用零件圖，在零件圖紙上繪制綜合圖）。 b ．在零件圖上找出加工表面，用紅色線將毛坯余量疊加在加工表面上。其中要求： · 需要在毛坯實體上加工的孔、槽，用紅色線畫× ； · 紅色交叉網(wǎng)狀線表示毛壞余量； · 用紅色線標(biāo)注加工表面的毛坯尺寸及其公差和余量（余量值不要注公差）； · 在零件-毛坯綜合圖上注明對毛坯的技術(shù)要求。 2、機(jī)械加工工藝過程綜合卡格式 其規(guī)格根據(jù)工廠的習(xí)慣選用。 3、選定切削用量的原則 （1）首先確定背吃刀量ap 粗加工選取盡可能大的背吃刀量，中等功率機(jī)床上，背吃刀量ap 值可達(dá)8～1Omm ；半精加工背吃刀量ap為0.5 ～2mm ；精加工背吃刀量ap為0.1～0.4mm。 （2）其次選定進(jìn)給量f 　　 按查表法選擇，粗加工中進(jìn)給量選擇“進(jìn)給量推薦表”中較大的值，但由此產(chǎn)生切削力增大，所以選定進(jìn)給量后，應(yīng)計算所需要切削功率，切削功率必須小于機(jī)床所能提供的功率。精加工時，要根據(jù)加工表面粗糙度的要求，選擇合理的進(jìn)給量（具體數(shù)值可查閱《 機(jī)械加工工藝手冊》 ）。 　 （3）最后選定切削速度　　 采用計算法或查表法選定切削速度，選用查表法時，初學(xué)者應(yīng)選擇“切削速度推薦表”中較小的值；計算法選定切削速度可參考《 機(jī)械加工工藝手冊》． 4、選擇切削用量的實用方法 按下述步驟選擇切削用量： （1）選擇背吃刀量ap 　　 一般情況下1 次切除余量，即ap 等于余量。 （2）選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速n 采用查表法，初選切削速度值；計算出機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速；從所用機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速級中，按照與計算值相近的值．選定主軸轉(zhuǎn)速n；由該選定的轉(zhuǎn)速值計算出實際切削速度值vc。 　 （3）選定進(jìn)給量f 采用查表法，初選進(jìn)給量值（單位為mm/r或mm / z）。由初選值計算出進(jìn)給速度vf(mm /min) ；從所用機(jī)床的進(jìn)給速度級中，按照與計算值相近的值，選定進(jìn)給速度值；由該選定的進(jìn)給速度值計算出實際進(jìn)給量f 。 （4）粗加工中背吃刀量和進(jìn)給量較大，因此產(chǎn)生的切削力較大，所以選定進(jìn)給量后，應(yīng)驗算所需要切削功率，切削功率必須小于機(jī)床所能提供的功率。精加工時，根據(jù)加工表面粗糙度的要求，選擇的進(jìn)給量小，切削功率小，不需要驗算切削功率。 5、工序簡圖的畫法要求 在機(jī)械加工工藝過程綜合卡中采用工序簡圖表明一道工序加工工藝的要求，工序簡圖的畫法如下。 （1）工序簡圖中工件位置按其加工位置繪出?？砂幢壤s小，并可簡化零件細(xì)節(jié)，盡量用較少投影繪出。 （2）工序簡圖中工件上本工序需加工表面用粗實線畫，不加工表面用細(xì)實線畫。 （3）本工序中對工件的定位．夾緊表面用規(guī)定符號標(biāo)明。 （4）只標(biāo)注本工序的工序尺寸、公差、表面粗糙度及技術(shù)要求。 6、專用夾具繪制步驟（選做內(nèi)容） （1）繪制夾具裝配圖。未注尺寸按圖上實測尺寸成比例繪制。標(biāo)注夾具裝配圖尺寸和技術(shù)要求。 （2）分析工件的定位方案及所選擇的定位元件，并計算定位誤差。 （3）分析刀具的對刀或引導(dǎo)方式。 （4）分析工件的夾緊方案及夾緊機(jī)構(gòu)。 （5）分析夾具及其指定零件，繪制其三維造型圖。 7、說明書一般格式 說明書的重點(diǎn)是對工藝設(shè)計方案進(jìn)行論證和分析，充分表達(dá)工藝人員在編制工藝過程中考慮各種問題的出發(fā)點(diǎn)和最后選擇的依據(jù)。此外就是有關(guān)的計算和說明，給定夾具的工作原理分析。 說明書一般應(yīng)包括下面項目： （1）目錄； （2）工藝設(shè)計任務(wù)書； （3）零件分析； （4）確定生產(chǎn)類型； （5）選擇毛壞， （6）擬定工藝路線； （7）工序設(shè)計（選擇機(jī)床和工藝裝備，確定工序余量、工序尺寸及公差．確定各工序的 切削用量，繪制各工序的工序簡圖，確定工時定額）； （8）給定夾具的工作原理的簡單說明，定位方案分析，定位元件的組成，夾緊方案分析，夾緊機(jī)構(gòu)的組成，定位誤差的計算等（選作內(nèi)容》； 五、參考文獻(xiàn) 參考書：《模具制造工藝》，張榮清主編，高等教育出版社，2006年。 《模具制造工藝》，黃毅宏主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1989年。 《實用模具設(shè)計與制造手冊》，許發(fā)樾主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。 《模具制造工藝學(xué)》，滕宏春主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年。 《模具零件的工藝設(shè)計與實施》，熊建武主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。 《機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué)》，陳國香主編，清華大學(xué)出版社，2007年。 《金屬工藝學(xué)》，王英杰主編，高等教育出版社，2009年。 《機(jī)械制造裝備》，王鶴汀主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。 《機(jī)床夾具設(shè)計》，張權(quán)民主編，科學(xué)出版社，2010年。 《機(jī)械設(shè)計手冊》，機(jī)械設(shè)計編委會編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2008年。 《模具制造技術(shù)》，翟德海主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年。 《模具制造手冊》，[德]K.Stoeckhert/G.Menning編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年。 江蘇省高等教育自學(xué)考試 模具制造工藝課程設(shè)計說明書 ? 設(shè)計題目　 “ ××××”××零件的機(jī)械加工 工藝過程及工藝裝配的設(shè)計（單件生產(chǎn)） ? ? 設(shè)計者　　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師　　　　　　　　　　　 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　年　　　　月　　　　日 - 模具制造工藝課程設(shè)計說明書 ? 設(shè)計題目　“鏈片沖孔落料復(fù)合?！蓖拱寄Ａ慵慵? 機(jī)械加工工藝過程及工藝裝配的設(shè)計（單件生產(chǎn)） ? ? 設(shè)計者　　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師　　　　　　　　　　　 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　年　　　　月　　　　日 一、 設(shè)計題目 “鏈片沖孔落料復(fù)合?！蓖拱寄Ａ慵臋C(jī)械加工工藝過程及工藝裝備的設(shè)計 1、裝配圖 圖1.1鏈片沖孔落料復(fù)合總裝圖 2、凸凹模零件 圖1.2凸凹模 前 言 在學(xué)完機(jī)械制造專業(yè)群技術(shù)平臺課程后，以模具為對象，綜合刀具、機(jī)床、加工工藝、設(shè)備操作相關(guān)知識一門核心課。 歸納起來可以說企業(yè)迫切需要以下人員： （1）模具典型零件加工工藝編制人員 （2）模具關(guān)鍵加工設(shè)備操作人員 （3）模具鉗工與裝配人員 （4）模具調(diào)試人員 這正是模具制造工藝課程核心任務(wù)。 模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備。模具設(shè)計與制造專業(yè)的高技能人才培養(yǎng)越來越受到高度重視。 模具制造工藝是綜合性和專業(yè)性非常強(qiáng)的核心專業(yè)方向課程，隨著汽車、電子、航空航天工業(yè)產(chǎn)品以及民用產(chǎn)品技術(shù)含量的的快速提升，模具技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，不僅模具設(shè)計越來越重要，模具制造工藝也越來越凸顯出其重要性，模具制造質(zhì)量，模具制造周期制約著模具制造企業(yè)的快速發(fā)展，模具制造企業(yè)對具有高技能的模具制造工的需求不僅在數(shù)量上，更重要是在質(zhì)量上有強(qiáng)烈的需求 本課程設(shè)計是在學(xué)完《模具制造工藝學(xué)》課程之后進(jìn)行的。其目的是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用模具制造的專業(yè)知識，分析模具零件的加工工藝性，擬定加工工藝方案及裝配工藝方案，能編制相應(yīng)的加工工藝卡及裝配工藝卡，能進(jìn)行電火花線切割程序的編制，懂得使用國標(biāo)、工具書和設(shè)計資料，提高合理設(shè)計模具的綜合應(yīng)用能力。 目 錄 1.工藝設(shè)計任務(wù)書 1 2.零件分析 1 3.生產(chǎn)類型 2 4.選擇毛坯 2 4.1選擇毛坯類型 2 4.2毛坯形狀 2 4.3加工余量的確定 3 4.4毛坯的技術(shù)要求 4 5.制定凸凹模零件機(jī)械加工工藝路線 4 5.1制定工藝路線 4 5.2定位基準(zhǔn)的選擇 5 5.3工藝裝備的選擇 6 5.4加工余量的確定及工序間尺寸和公差的確定 6 5.5切削用量的確定 7 6.參考文獻(xiàn) 14 15 1.設(shè)計任務(wù)書 1）課程介紹 《模具制造工藝學(xué)》是一門實踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程，通過本次課程設(shè)計，使同學(xué)們深入。全面和系統(tǒng)掌握這門學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論，并將理論知識貫穿到實踐應(yīng)用中，提高大家分析、研究和應(yīng)用能力。 2）任務(wù) 零件圖 1張 毛坯圖 1張 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張 課程設(shè)計說明書 1份 3） 要求 （1） 模具零件的工藝分析 （2） 制定零件的制造工藝方：①制訂工藝路線②選擇定位基準(zhǔn)，進(jìn)行必要的工序尺寸計算 ③選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具 ④加工余量及工序間尺寸與公差的確定⑤切削用量的確定 （3）畫毛坯圖：在加工余量已確定的基礎(chǔ)上畫毛坯圖，要求毛坯輪廓用粗實線繪制，零件的實體尺寸用雙點(diǎn)畫線繪出。比例取1 ：1 。同時應(yīng)在圖上標(biāo)出毛坯的尺寸、公差、技術(shù)要求、毛坯制造的分模面、圓角半徑和起模斜度等。 （4） 填寫機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1. 零件的分析 1） 本零件是鏈片式復(fù)合模中的復(fù)合模，其作用是做落料凹模的凸模作用，也做沖孔的凹模作用。由于該零件在模具中的作用，采用Cr12MoV，熱處理60~64HRC，由于該尺寸較多，所以采用配加工。保證雙邊間隙0.08~0.12mm。 2)其工作部分尺寸 φ9 φ24 按IT6~7級制造，精度較高。42 其表示兩孔的位置精度較高。除了漏料孔其他表面粗糙度為0.8較高。是模具加工重要部位。零件形狀對稱加工方便。 3） 由于零件采用Cr12MoV,零件材料較硬，其技術(shù)要求60~64HRC，其結(jié)構(gòu)對稱，采用線切割加工較好。 3. 生產(chǎn)類型。 由于模具零件都采用Cr12MoV，模具材料較貴，其加工過程精度較高，本身模具是生產(chǎn)大批量工件的，所以采用小批量生產(chǎn)。 4. 選擇毛坯。 1） 模具的材料常采用鑄件，鍛件，型材及焊接件。鑄件毛坯常用于制作形狀復(fù)雜的零件，如上下模架等。鍛件毛坯適合制造強(qiáng)度，剛度等力學(xué)性能要求高但形狀不復(fù)雜的零件。如中小型凸模，凹模。型材常用于形狀與某些零件相仿的毛坯。焊接件多用于某些結(jié)構(gòu)件類型的零件毛坯。 由于該零件簡單對稱，力學(xué)性能要求高，所以本模具采用鍛件。采用自由鍛造，鍛造前準(zhǔn)備工序一般有：板材》鍛造》退火》潤滑處理。 2） 鍛件如圖下 采用矩形鍛件。 圖2.1 毛坯零件綜合圖 3） 加工余量確定 確定加工余量有三種方法：查表法，分析計算法，經(jīng)驗估算法。 1)計算法:如果對影響加工余量的因素比較清楚，則采用計算法確定加工余量比較準(zhǔn)確。要弄清影響余量的因素，必須具備一定的測量手段，掌握必要的統(tǒng)計分析資料。在掌握了各種誤差因素大小的條件下，才能比較準(zhǔn)確地計算加工余量。 2)查表法:此法主要以根據(jù)工廠的生產(chǎn)實踐和實驗研究積累的經(jīng)驗所制成的表格為基礎(chǔ)，并結(jié)合實際加工情況對數(shù)據(jù)加以修正，確定加工余量。這種方法方便、迅速，在生產(chǎn)上應(yīng)用較廣泛。 3)經(jīng)驗法:由一些有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員或工人，根據(jù)經(jīng)驗確定加工余量的大小。由經(jīng)驗法確定的加工余量往往偏大，這主要是因為主觀上怕出廢品的緣故，這種方法在模具生產(chǎn)中廣泛采用。 本零件采用查表法 如圖根據(jù)零件尺寸H=44mm.B=24mm,工件長度L=66mm，查《模具制造工藝》書中關(guān)于矩形鍛件表面最后加工余量可知，工件最小加工余量2b=4和2l=4 4） 毛坯技術(shù)要求 鍛件加工余量：鍛件應(yīng)保證合理的機(jī)械加工余量。如果鍛件機(jī)械加工的加工余量過大，則不僅浪費(fèi)了材料，同時造成機(jī)械加工工作量過大，增加了機(jī)械加工工時；如果鍛件機(jī)械加工的加工余量過小，使鍛造過程中產(chǎn)生的鍛造夾層、表層裂紋、氧化層、脫碳層和鍛造不平現(xiàn)象無法消除，則得不到合格的模具零件。 5. 制定凸凹模零件零件的機(jī)械加工路線 根據(jù)圖表面粗糙度和尺寸位置形狀精度要求，確定個加工工序如下： 平面加工：對于此零件上下平面表面粗糙度要求為0.8較高，也是接觸下模坐板和工件，因此銑削加工是優(yōu)先選擇，應(yīng)用最廣的立式銑床和萬能銑床的立銑加工，選用高速，小用量銑削，工件精度達(dá)IT8級，表面粗糙度達(dá)0.8，符合圖紙要求。查文獻(xiàn)2，可確定加工方案為粗銑》半精銑》精銑》磨削。 對于沖孔孔：對于次零件，由于孔的精度要求為IT7級，孔的表面粗糙度為0.8，經(jīng)查文獻(xiàn)2可采用：鉆孔》擴(kuò)孔》精絞孔來加工。鉆孔屬于粗加工，可達(dá)到的尺寸公差等級別為IT13~IT11，表面粗糙度50~12.5.擴(kuò)孔是用擴(kuò)鉆對已鉆出的孔做進(jìn)一步加工，以擴(kuò)大孔徑并提高精度，降低表面粗糙度值。擴(kuò)孔可達(dá)到尺寸公差等級IT11~IT10，表面粗糙度為12.5~6.3，屬于半精加工方法，常做絞削的預(yù)加工，絞孔是半精加工的基礎(chǔ)上對孔進(jìn)行的一種精加工方法。精絞尺寸精度IT6~7，表面粗糙度0.32~2.5。 由于零件外形帶有圓弧面，不是規(guī)則圖形，采用線切割較方面，線切割主要用于熱處理后較硬的工件，因為工件熱處理后60~64HRC，所以符合。線切割可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)精度0.005~0.01mm,表面粗糙度1.25~2.5，需要進(jìn)行最后進(jìn)行鉗工研磨，經(jīng)濟(jì)精度IT5~6級，粗糙度達(dá)到0.025~0.05。 1） 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，因當(dāng)是零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求達(dá)到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定的單件小批生產(chǎn)條件下，可以考慮采用式銑床加工和線切割機(jī)床。除此之外，還應(yīng)該考慮選定加工方法能否達(dá)到所需的加工精度和表面粗糙度，并符合經(jīng)濟(jì)性的要求。 擬定工藝路線 1. 工序一 ：準(zhǔn)備毛坯 74*32*52 2. 工序二：熱處理 調(diào)質(zhì)28~32HRC 3. 工序三：銑削 將毛坯銑刀刨成六面體 4. 工序四： 粗銑上下面 粗銑上下面，留余量1.7 5. 工序五： 鉆、擴(kuò)、絞 按各孔的位置打工藝孔 鉆φ9的孔至通孔至φ8.8 絞φ9的孔至φ8.9 鉆φ12孔至深度至φ11.8 絞φ12孔至φ12 6. 工序六： 坐標(biāo)磨床 磨φ9的孔至圖樣要求 7. 工序七：對上下表面進(jìn)行銑削半精加工，留余量0.3mm 8. 工序八：熱處理 淬火 高溫回火60~64HRC 9. 工序九 線切割 按圖紙編制線切割加工程序并進(jìn)行線切割 加工 10. 工序十 精磨上下平面 11. 工序十一 鉗工 研磨凸凹模工作部分達(dá)到圖紙要求 12. 工序十二 終檢 2） 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇將直接影響到加工精度的高低，同樣作為定位基準(zhǔn)的部位加工質(zhì)量的好壞也影響到定位的準(zhǔn)確性和加工質(zhì)量，使安裝誤差和定位誤差增大，零件上的各個表面間的位置精度，是通過一系列工序加工后獲得的，這些工序的順序和原始的大小，標(biāo)注方式和零件圖上要求直接相關(guān)。選用基準(zhǔn)時有基準(zhǔn)重合、同一、自為、互為等原則，在使用時要注意。 該零件加工中，由于上下表面的精度要求比較高，可以采用互為原則。 (1)粗基準(zhǔn)的選擇 對于此凸凹模，上表面可選擇下表面做為粗基準(zhǔn)。 (2)精基準(zhǔn)的選擇 對于此零件，外形的加工由下表面作為基準(zhǔn)，研磨加工工序要求加工余量小且均勻，因此應(yīng)盡可能用加工表面自身為基準(zhǔn)，該表面的位置之間的位置精度應(yīng)由先行工序確定。 3） 工藝裝備的選擇 機(jī)床：選用的機(jī)床與所加工的零件相適應(yīng)，精度、尺寸規(guī)格等和生產(chǎn)率的要求等。該零件屬于小批量生產(chǎn)，因此用臥式床機(jī)床XA6132。線切割機(jī)床采用DK7752系列。 刀具：一般先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具根據(jù)該零件的工藝及實際條件確定其刀具為：圓柱銑刀、平行砂輪、主銑刀、定心鉆、鉆頭、砂輪、絞刀等，其線切割采用慢走絲機(jī)構(gòu)，采用單個脈沖能力小，脈寬窄，頻率高正極性加工，工作液采用去離子水。電極絲采用φ0.1~0.3mm。 4） 加工余量的確定及工序間尺寸與公差的確定 (1)加工Φ9 , Ra0.8 工序名稱 工序間余量/mm 工序間 工序間尺寸/ mm 工序間 經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度/μm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm 坐標(biāo)磨 0.1 H7（） 0.8 9 Φ9 0.8 精絞孔 0.1 H8() 0.8 9-0.1=8.9 Φ8.9 0.8 鉆孔 5.8 H13(） 16 8.9-0.1=8.8 Φ8.8 16 毛坯孔 8.8-5.8=3 Φ3 （2）加工 φ24 Ra0.8 工序名稱 工序間余量/mm 工序間 工序間尺寸/ mm 工序間 經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度/μm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/μm 鉗工研磨 0.015 h6（） 0.05 24 Φ24 0.05 線切割 0.01mm 2.5 24+0.015=24 .015 Φ24.015 2.5 銑削 1 1mm 6.3 31 31 6.3 毛坯孔 31+1=32 32 5） 切削用量的確定 正確選擇切削用量，對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低刀具損耗有重要意義。 工序1 備料 按74*32*52mm將毛坯鍛造成型。 由于要求凸凹模具有較高的強(qiáng)度，硬度，耐磨性，適合復(fù)合模落成沖孔，而且結(jié)構(gòu)形狀簡單所以選用鍛造比較合理。選用Cr12MoV高鉻模具剛。 選用三向鐓拔的方式鍛成方形毛坯。始鍛溫度1100-1120,終鍛溫度500-520,700以上風(fēng)冷。 圖3.1毛坯 工序2 退火 ：將工件加熱至Ac1或者Ac3以上（發(fā)生相變）或Ac1以下（不發(fā)生相變），保溫后，緩冷下來，通過相變已變成珠光體型組織，或不發(fā)生形變以消除應(yīng)力降低硬度的一種熱處理方法。 鍛件的退火工藝：選擇高溫保濕時間3h, 低溫降火溫度3h。 降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和壓力工作性能。 細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，改善機(jī)械性能，為下步工序做準(zhǔn)備。 工序3 銑削：將毛坯外面氧化層，銑削成比較規(guī)則的圖形 選用背吃刀量ap=1mm, (1)刀具的選擇 銑刀的直徑的大小直接影響切削力，扭矩，刀具的損耗,不能任意選取，表3.1可作為初步參考。根據(jù)表3.1銑削銑削厚度ae<=5mm濕時候，直徑do=80mm,銑削深度 ap=31mm, 故應(yīng)根據(jù)銑削深度ap<=90mm,選擇 d=70mm，由于采用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀，所以z=8. (2)選擇切削用量 1)決定銑削寬度ae 由于加工余量不大，故可在一次內(nèi)切完，則 ae =h=1mm 2) 決定每齒進(jìn)給量fz 根據(jù)XA6132型銑床說明書，其功率為7.5KW，中等功率強(qiáng)度。 根據(jù)表3.3 fz=0.12~0.20mm/z 實取 fz=0.2mm/z。 4） 決定切削速度Vc和每分鐘進(jìn)給量Vf 根據(jù)XA6312型銑床說明書，選擇 nc=37.5r/min, Vfc=60mm/min 因此實際切削速度和每齒進(jìn)給量為 Vc=πd0nc/1000=3.14*70*37.5/1000=83m/min Fzc=Vfc/ncz=60/37.5*8=0.20mm/z 圖3.2銑削六個面 工序4 銑削;銑削上下平面，留余量1.7mm. 根據(jù)上面同理的采用同樣的切削用量。 圖3.3粗銑上下平面 工序5 鉆 擴(kuò) 絞 首相確定鉆削的切削用量 1） 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d=8.4mm。 鉆頭幾何形狀2.1：標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，其參數(shù)2ψ=118α=7~15.β=24~32 2） 選擇切削用量 (1)按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.7，檔加工H12~13精度，鋼的強(qiáng)度800~1000Mpa,d=9mm時，f=0.17~0.21mm/r (2)按鉆頭強(qiáng)度決定經(jīng)給量：根據(jù)表2.8，依據(jù)強(qiáng)度和鉆頭直徑，其進(jìn)給量f=0.38mm/r 根據(jù)以上選擇f=0.21/r 圖3.4鉆、鉸沖孔及漏料孔 3)決定切削速度 根據(jù)查表Vc=17m/min 對于絞孔 采用手動即可，對于工作部分采用坐標(biāo)磨床。 工序六 采用坐標(biāo)磨床磨φ9mm孔至圖紙要求，坐標(biāo)磨床具有定位裝置，用于磨削孔距精度要求很高的精密孔和成型表面磨床。 圖3.5 精磨沖孔 工序7 根據(jù)切削用量手冊查得 采用Vc=80m/min和fz=0.20mm/z 留余量0.3mm 如圖3.6 精磨上下平面 工序8 熱處理：采用二次硬化（1100~1120高溫淬火+500~520高溫回火三次）具有一定的熱硬性，在用于韌性不足而開裂、崩刃的模具上。 工序9 線切割采用單個脈沖能量小，脈寬窄，頻率高的電參數(shù)進(jìn)行加工。 根據(jù)材料Cr12MoV,采用DK7752慢走絲線切割機(jī)床，選擇工作液采用去離子水，脈沖寬度t1/us=8 脈沖間隔to/us=85 加工電流I/A=0.2，切削速度=13Vwi/mm2min-1，其采用黃銅絲0.1mm,單邊放電間隙0.02mm,凸凹模配合間隙0.02mm。 序號 程序段 B X B Y B J G Z 1 SC B 5000 B B 005000 GX L1 2 CD B 9050 B 7978 B 034056 GY NR2 3 DA B B 26042 B 026042 GY L2 4 AB B 9050 B 7978 B 034056 GY NR4 5 BC B B 26042 B 026042 GY L4 6 CS B 5000 B B 005000 GX L3 7 D 圖3.7 線切割加工 工序10 精密上下平面 采用圓形工作臺平磨查精密磨床砂輪寬度選用40bs/mm 其工作臺縱向進(jìn)給量f/(mm/r)=20,工件速度V/(m/min)=10, 磨頭單行程磨削深度ap(mm/st)=0.0215。 工序十一 研磨零件工作部分達(dá)到圖紙要求。 工序十二 檢驗：按圖紙要求檢驗合格 五、參考文獻(xiàn) 《模具制造工藝》，張榮清主編，高等教育出版社，2006年。 《模具制造工藝》，黃毅宏主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1989年。 《實用模具設(shè)計與制造手冊》，許發(fā)樾主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。 《模具制造工藝學(xué)》，滕宏春主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年。 《模具零件的工藝設(shè)計與實施》，熊建武主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。 《機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué)》，陳國香主編，清華大學(xué)出版社，2007年。 《金屬工藝學(xué)》，王英杰主編，高等教育出版社，2009年。 《機(jī)械制造裝備》，王鶴汀主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。 附錄1 軸加工工藝 軸加工工藝 摘要：軸類零件是機(jī)器中的主要零件之一，它通常被用于支撐傳動件的傳遞扭矩。軸是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑。加工表面通常由內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、橫孔、溝槽等。 關(guān)鍵字：軸，精度，基準(zhǔn) 軸類零件的技術(shù)要求： 以圖所示的軸為例 (1)尺寸精度和形狀精度 軸屬于精度較高的零件，其軸頸的尺寸精度達(dá)IT5～I(xiàn)T6，支承軸頸的形狀精度會直接影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，所以要求圓度0.005mm。其余表面的尺寸精度一般為IT6～I(xiàn)T9，形狀精度低于支承軸頸，或限制在尺寸公差范 圍內(nèi)。 (2)位置精度 保證配合軸頸相對支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求。為便于檢驗，常采用圓跳動公差，它既包含被測要素與基準(zhǔn)要素的位置誤差，也包含被測要素本身的形狀誤差。 (3)表面粗糙度 支承軸頸和重要工作表面的粗糙度要求最高，達(dá)Ra0.8～0.4μm，配合軸頸和其他重要表面一般為Ra1.6～0.8μm。 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 (1)軸類零件的材料 一般軸類零件常用45鋼，并根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性、和耐磨性。45鋼的缺點(diǎn)是淬透性較差，淬火后易形成較大的內(nèi)應(yīng)力。對于中等精度且轉(zhuǎn)速較高的軸，可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼淬火時擁有冷卻，熱處理后的內(nèi)應(yīng)力小，并且有良好的韌性。精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等，這類材料經(jīng)調(diào)制和表面處理后，具有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度；缺點(diǎn)是韌性較差。 (2)軸類零件的毛坯 軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件。采用圓棒料時，毛坯的準(zhǔn)備工作簡單，但只適用于截面差異不大及力學(xué)性能要求不高的軸。坯料在經(jīng)過鍛壓后，金屬的組織致密、均勻，并且形成沿表面呈流線型的內(nèi)部纖維組織，能有效提高零件的多向力學(xué)性能。對于中、小批量生產(chǎn)或結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的軸，一般都采用自由鍛造。大批量生產(chǎn)時，采用模型鍛造機(jī)和提高生產(chǎn)率，又可大大減少加工余量，以節(jié)省材料和減少后續(xù)加工。但當(dāng)工件尺寸和質(zhì)量較大時，由于模鍛設(shè)備的局限性而無法采用模鍛，所以大型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，其毛坯制造存在一些難題。若采用鍛造，則強(qiáng)度和韌性不足。 (3)軸類零件的熱處理 軸類零件的熱處理取決于軸的材料、毛坯形式、性能和精度要求等。軸的鍛造毛坯在機(jī)械加工之前，均需進(jìn)行正火或退火（高碳鋼和高碳合金鋼）處理，以使鋼的晶粒細(xì)化（球化），消除鍛造后的內(nèi)應(yīng)力。降低毛坯的硬度，改善切削加工性能。 調(diào)制是軸類零件最常用的熱處理工藝，調(diào)質(zhì)即可獲得良好的綜合力學(xué)性能，又作為后續(xù)將近行的各種表面熱處理的預(yù)備熱處理。調(diào)質(zhì)處理一般安排在粗加工后、精加工之前。一方面為消除粗加工所產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生的變形可由后續(xù)的半精加工、精加工切除；另一方面經(jīng)調(diào)質(zhì)后的工件硬度比較適合于半精加工。對于加工余量很小的軸，調(diào)質(zhì)也可安排在粗加工之前。 局部淬火、表面淬火、及滲碳淬火的熱處理一般安排在半精加工之后、精加工之前。淬硬后的工作便面不宜用刀具進(jìn)行切削，而要由磨削來達(dá)到最終要求的尺寸精度和表面粗糙度，并可糾正經(jīng)淬火后產(chǎn)生的少量變形。對于精度較高的軸，在局部淬火或粗磨后，為了保持加工后尺寸的穩(wěn)定，需進(jìn)行低溫時效處理，以消除磨削所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、淬火內(nèi)應(yīng)力和繼續(xù)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的殘余奧氏體。 軸的加工工藝分析 1)主軸的加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內(nèi)容（工序簡圖或說明） 設(shè)備 1 備料 2 鍛造 自由鍛 3 熱處理 退火 4 鋸頭 保持總長386±1.5mm 5 銑鉆 同時銑兩端面、鉆兩端中心孔（外圓柱定位） 專用機(jī)床 6 粗車 車各外圓（中心孔定位） 臥式車床 7 熱處理 調(diào)質(zhì) 8 精車 車各外圓（中心孔定位） 數(shù)控車床 9 銑 銑鍵槽 外圓定位 立式銑床 10 磨外圓 磨各外圓柱面至尺寸（中心孔定位） 外圓磨床 11 檢驗 2)工藝過程分析 (1)加工階段的劃分 從上表觀察軸的整個加工工藝過程，可分為四個階段：工序1～4為毛坯準(zhǔn)備階段；5～7為粗加工階段；8～9為半精加工階段；最后是精加工階段。 (2)定位基準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換 軸類零件的定位基準(zhǔn)，最常用的是兩中心孔。因為軸類零件各外圓表面、錐孔、螺紋表面的同軸度，以及端面對回轉(zhuǎn)軸線的垂直度，均與主軸的軸線有關(guān)，若以兩中心孔定位，就能符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，能夠最大限度地在一次裝夾中加工多出表面。因此，只要有可能，總是盡量采用中心孔作為定位基準(zhǔn)。 (3)加工順序的安排 在安排軸的加工工序時，總體上，已外圓和錐孔作為主要表面，按各加工價段“先粗后精”，逐步達(dá)到零件所要求的精度。 ①“基準(zhǔn)先行”原則。首道機(jī)械加工工序是加工中心孔，為粗車工序準(zhǔn)備好基準(zhǔn)；在以后的工序中，一個工序的加工內(nèi)容與下一工序的基準(zhǔn)一環(huán)扣一環(huán)，協(xié)調(diào)安排。 ②先大端后小端。安排外圓各表面的加工工序時，一般先加工大端外圓，再加工小端外圓，則會在加工一開始就降低工件的剛度。 ③次要表面加工安排。軸上的鍵槽、花鍵、螺紋、橫向小孔等雖然都屬于次要表面，但這些表面往往與軸外圓有一定的位置公差要求，需要較精確的精基準(zhǔn)，所以一般都安排在外圓的精車或粗磨之后加工。這是因為如果在精車前就銑出鍵槽和鉆出橫孔，精車時因斷續(xù)切削而產(chǎn)生振動，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具。另一方面，鍵槽的深度也難以控制。但是這些加工也不宜放在主要表面精磨之后，以免破壞主要表面已獲得的深度。 附錄2 快速原型技術(shù)及在模具制造中的應(yīng)用 摘要：論述了快速原型技術(shù)的工藝原理、加工特點(diǎn)、形成與發(fā)展概況以及在模具制造中的應(yīng)用，指出該項技術(shù)可構(gòu)成一種應(yīng)用范圍十分廣泛、新穎的加工體系，市場前景廣闊。 關(guān)鍵詞：快速原型技術(shù)　模具制造　產(chǎn)品開發(fā) 快速原型技術(shù)是一種涉及多學(xué)科的新型綜合制造技術(shù)。80年代后，隨著計算機(jī)輔助設(shè)計的應(yīng)用，產(chǎn)品造型和設(shè)計能力得到極大提高，然而在產(chǎn)品設(shè)計完成后，批量生產(chǎn)前，必須制出樣品以表達(dá)設(shè)計構(gòu)想，快速獲取產(chǎn)品設(shè)計的反饋信息，并對產(chǎn)品設(shè)計的可行性作出評估、論證。在市場競爭日趨激烈的今天，時間就是效益。為了提高產(chǎn)品市場競爭力，從產(chǎn)品開發(fā)到批量投產(chǎn)的整個過程都迫切要求降低成本和提高速度。快速原型技術(shù)的出現(xiàn)，為這一問題的解決提供了有效途徑，倍受國內(nèi)外重視。 1　快速原型技術(shù)的基本原理 快速原型技術(shù)是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱，其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型→分層離散→按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料→生成實體模型。 該技術(shù)集計算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD軟件，在計算機(jī)中建立三維實體模型，并將其切分成一系列平面幾何信息，以此控制激光束的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學(xué)反應(yīng)等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實體模型。 2　快速原型技術(shù)的加工特點(diǎn) 快速原型技術(shù)突破了“毛坯→切削加工→成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)可迅速制造出自由曲面和更為復(fù)雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。 (2)屬非接觸加工，不需要機(jī)床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。 (3)無振動、噪聲和切削廢料。 (4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。 (5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。 下表為快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)切削方法的比較。 快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)切削方法比較表 3　快速原型技術(shù)的發(fā)展 快速原型技術(shù)概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念的提出可追朔到1979年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所的中川威雄教授發(fā)明了疊層模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法，該設(shè)想提出后，由丸谷洋二于1984年繼續(xù)研究，并于1987年進(jìn)行產(chǎn)品試制。 1988年，美國3D Systems公司率先推出快速原型實用裝置—激光立體造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus),并以年銷售增長率為30%～40%的增幅在世界市場出售。近年來，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，快速原型技術(shù)已日趨成熟，并于1994年正式進(jìn)入推廣普及階段。 按照所用材料的形態(tài)與種類不同，快速原型技術(shù)目前有以下四種類型。 3.1　利用激光固化樹脂材料的光造型法 光造型裝置一直以美國3D Systems公司的SLA型產(chǎn)品獨(dú)占鰲頭，并形成壟斷市場。其工作原理如圖1所示。由激光器發(fā)出的紫外光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯集成一支細(xì)光束，該光束在計算機(jī)控制下，有選擇的掃描液激光器掃描鏡升降裝置容器光敏樹脂體光敏樹脂表面，利用光敏樹脂遇紫外光凝固的機(jī)理，一層一層固化光敏樹脂，每固化一層后，工作臺下降一精確距離，并按新一層表面幾何信息使激光掃描器對液面進(jìn)行掃描，使新一層樹脂固化并緊緊粘在前一層已固化的樹脂上，如此反復(fù)，直至制作生成一零件實體模型。激光立體造型制造精度目前可達(dá)±0.1mm,主要用作為產(chǎn)品提供樣品和實驗?zāi)Ｐ汀４送?，日本帝人制機(jī)開發(fā)的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具 圖1　立體光造型技術(shù)原理圖 3.2　紙張疊層造型法 紙張疊層造型法目前以Helisys公司開發(fā)的LOM裝置應(yīng)用最廣。該裝置采用專用滾筒紙，由加熱輥筒使紙張加熱聯(lián)接，然后用激光將紙切斷，待加熱輥筒自動離開后，再由激光將紙張裁切成層面要求形狀，如圖2所示。 圖2　紙張疊層造型原理圖 LOM可制作一些光造型法難以制作的大型零件和厚壁樣件，且制作成本低廉（約為光造型法的1/2）、速度高（約為木模制作時間的1/5以下），并可簡便地分析設(shè)計構(gòu)思和功能。 3.3　熔融造型法 熔融造型法以美國Stratasys公司開發(fā)的產(chǎn)品FDM(Fused Deposition Modelling)應(yīng)用最為廣泛。工作時，直接由計算機(jī)控制噴頭擠出熱塑材料并按照層面幾何信息逐層由下而上制作出實體模型。FDM技術(shù)的最大特點(diǎn)是速度快（一般模型僅需幾小時即可成型）、無污染，在原型開發(fā)和精鑄蠟?zāi)５确矫娴玫綇V泛應(yīng)用。 3.4　熱可塑造型法 熱可塑造型法以DTM公司開發(fā)的選擇性激光燒結(jié)即SLS(Selective Laser Sintering)應(yīng)用較多。該方法是用CO2激光熔融燒結(jié)樹脂粉末的方式制作樣件。工作時，由CO2激光器發(fā)出的光束在計算機(jī)控制下，根據(jù)幾何形體各層橫截面的幾何信息對材料粉末進(jìn)行掃描，激光掃描處粉末熔化并凝固在一起。然后，鋪上一層新粉末，再用激光掃描燒結(jié)，如此反復(fù)，直至制成所需樣件。如圖3所示。 圖3　選擇性激光燒結(jié)原理圖 SLS技術(shù)造型速度快（一般制品，僅需1天～2天即可完成）、造型精度高（每層粉末最小厚度約0.07mm,激光動態(tài)精度可達(dá)±0.09mm,并具有自動激光補(bǔ)償功能）、原型強(qiáng)度高（聚碳酸脂其彎曲強(qiáng)度可達(dá)34.5MPa,尼龍可達(dá)55MPa），因此，可用原型進(jìn)行功能試驗和裝配模擬，以獲取最佳曲面和觀察配合狀況。 在快速原型技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用方面，美國和日本走在前列。近年來，我國快速原型技術(shù)的發(fā)展已十分迅速。華中理工大學(xué)在1994年開發(fā)研制成功兩種快速成型系統(tǒng)樣機(jī)HRP和RPS,目前已進(jìn)入商品市場，廣泛應(yīng)用于汽車、玩具、航空航天、造船、軍工等行業(yè)。 4　快速原型技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用 4.1　快速制模鑄造 將需鑄零件的CAD模型轉(zhuǎn)換為快速模殼制造，按模殼每層截面的幾何形狀生成陶瓷模殼然后按快速熔模鑄造方法即可快速制造金屬零件。此外，可將快速原型技術(shù)制作生成的樣件作為鑄造模具的原模，實現(xiàn)零件的快速鑄造，其過程為：零件CAD三維設(shè)計→計算流體動力學(xué)分析（CFD）→LOM模型制造→熔模鑄造金屬零件。 4.2　快速模具制造 傳統(tǒng)的模具制造方法周期長、成本高，一套簡單的塑料注塑模具其價值也在10萬元以上。設(shè)計上的任何失誤反映到模具上都會造成不可挽回的損失?？焖僭图夹g(shù)可精確制作模具的型心和型腔，也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。 美國愛達(dá)荷國家工程與環(huán)境試驗中心采用快速凝固工藝即RSP技術(shù)實現(xiàn)了注塑模具的快速經(jīng)濟(jì)制造。該方法采用快速原型技術(shù)制作的樣件作為母體樣板，通過噴涂到母體樣板的金屬或合金熔滴的沉積制造模具。其工藝過程為：熔融的工具鋼或其它合金被壓入噴嘴，與高速流動的隋性氣體相遇而形成直徑約0.05mm的霧狀熔滴，噴向并沉積到母體樣板上，復(fù)制出母樣的表面結(jié)構(gòu)形狀，借助脫模劑使沉積形成的鋼制模具與母樣分離，即可制出所需模具。 母樣使用的材料取決于噴涂其上的合金材料。對于噴涂工具鋼來說，可選用陶瓷材料，類似材料還有鋁氧粉和氧化鋯可供選擇。該方法制作精度高（噴涂工具鋼時最小表面涂層可達(dá)0.038mm,制造精度可達(dá)±0.025mm～±0.05mm）、時間短（普通模具一周之內(nèi)即可成型）、造價低（一般為傳統(tǒng)模具制造費(fèi)用的1/2～1/10）。 4.3　快速鑄造模具 以聚碳酸脂為材料，用SLS快速制出母型，并在母體表面制出陶瓷殼型，焙燒后用鋁或工具鋼在殼內(nèi)進(jìn)行鑄造，即得到模具的型心和型腔。該方法制作周期不超過4周，制造的模具可生產(chǎn)250000個塑料制品。 5　結(jié)論 綜上所述，RP是一種正在進(jìn)一步發(fā)展和完善且已獲得了廣泛應(yīng)用的高技術(shù)?？梢灶A(yù)見，隨著CAD的廣泛應(yīng)用、市場競爭日趨激烈、快速造型技術(shù)本身和快速模具制造成套技術(shù)的完善，快速成形技術(shù)將發(fā)展為一種能被企業(yè)普遍采用的技術(shù)手段，并將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，這應(yīng)引起各方面的高度重視。 附錄3 The Rapid Prototyping Manufacturing and its application in molding manufacturing Abstract: By discussing the rapid prototyping technology the craft principle, characteristic of the processes, formation and the general situation of the develop of fast prototype and its application in molding, point out the technique can form a kind of a process system of extensive application and novel, and its foreground is vast. Key Words: rapid prototyping technology; molding manufacturing; development of product Rapid prototyping technology is a new type of multidisciplinary integrated manufacturing technology. After the 1980s, following the application of computer-aided design, product shape and design capabilities have greatly improved, however, product design has completed, production, a system must be designed to convey the concept of samples, rapid feedback to product design, product design and assess the feasibility, and feasibility studies. The increasingly fierce competition in the market today, the time is effective. To enhance the competitiveness of products, from product development to volume production of the whole process are urgently required to reduce costs and increase speed. Rapid prototype technology appearance provides an effective solution to this problem which much attention at home and abroad. 1. The basic principle of Rapid Prototyping Technology The RP is the generic name of the principle creation product prototype that uses the long-lost layering, its principle is: Produce CAD modelà Stratified separated àaccording to the plan geometry information which is dispersed to pile up the original materialà generating entity models. This technology integrates of computer technology, laser processing technology, new material technology, relying on CAD software in the creation of 3D computer models entities, and is divided into a series of plane geometry information to control the scanning laser beam direction and speed, using sinter, pooling or chemical reaction means exhaustive selective processing of raw materials, thus rapid accumulation manufacture products entities models. 2. The characteristics of Rapid Prototyping Technology Rapid Prototyping Technology breaks the traditional way to produce spare parts of “roughcast àslice to pare to processàfinished”, Needless cutlery created the first production of spare parts, is an unprecedented lamina reducing processing methods. Comparing to tradition, the fast prototype processes the following advantage: (1) Produce the spare parts of the curved face and more complicated appearance quickly, such as shoulder within spare parts and hollow and parts of etc.s, consumedly lowered the development cost of the new product and development period. (2) Is a non-contact processing, machine tool cutting processing is necessary cutlery and jig without cutlery wear and cutting force. (3) Without vibration, noise and slice to pare the waste. (4) Can carry out the nighttime over full-automatic production. (5) Process with high efficiency, produces the article entity model and molding tools quickly. The form follows the comparison of the method for the Rapid Prototyping Technology and tradition. Comparison the item Processing technology The tool machine slices to pare to process RP(Light shape method)process The method of process Do away with the surplus material process Fold the layer process The object of process Solid Liquid, portrait, powder Tool The tool of slice to pare Light beam Minimum processing units Dot’s diameter is about 1μms Triangles of 200μms long Production of spare parts The least processes come together the body of the unit The least processes come together the body of the unit The RP and traditions slice to pare the method comparison sheet 3. The develop of RP Rapid prototyping technology concept that the concept RP (Rapid Prototyping Technology) could be back to 1979. the profess of Zhong Chuan Weixiong in produce and technique institute of Japanese University of Tokyo invent the method of fold the layer model, the Xiao Yu Xiunan put forward the light shape method again in 1980, after the conceive put forward, it was continued to study in 1984 by Wan Gu Yanger, and carried on to produce manufacture on a trial basis in 1987. 1988, the United States rapidly prototype 3D Systems Corporation was the first to introduce practical devices-laser three-dimensional shapes that SLA (Stereo Lightgraphy Apparatus), and annual sales growth rate 30%~40% increase in the world market. In recent years, with increasing performance scanning-a mirror, and the development of materials science and computer technology, rapid prototyping technology matures, and in 1994 to promote universal access to the formal stage. In accordance with the patterns and materials used in the different types of rapid prototyping technology currently has the following four types. 3.1 Solidification resin materials using laser light shapes law The light shape equipment is excellent with a product of the 3D Systems company of the United States, and the formation of a monopoly. Figure 1 shows the operating principles. Issued by the laser light, the optical system to compile into a small beam, the beam in the computer controlled, selective scanning resin surface, using an ultraviolet resin Frozen mechanisms, a layer of solidification resin, each layer of solidification, precision workstations in a distance with the new layer of surface geometric information to the laser scanner for scanning reading, solidification of the new layer of resin and firmly stick to the previous layer has solidification resin, so repeatedly until the production of spare parts entities generated a model. The laser stereoscopic shape manufacturing accuracy can reach the ±0.1 mms, mainly used to provide the sample and the experiment models for the product. In addition, the SOLIFORM of the Japanese system machine developed can manufacture to inject to model the molding tool and vacuum molding tools directly. Figure 1 Stereoscopic light shape technique principle diagram 3.2The paper folds the layer shape method The paper folds the LOM that the layer shape method develops with the Helisys company currently applicant most widely. The devices used for roller paper from the paper heating roller cylinders connectivity, and then using the laser to cut paper, the question heating roller cylinders automatically leave, the paper will be ready by laser level requirements into shape, as shown in figure 2. Figure 2 Principle diagram of the paper folds the layer shape The LOM can manufacture some large spare parts and the thick wall kind pieces of the hard creation with lights shape method and create cost is cheap (about for the light shape method of 1/2), the speed is high (about manufacture time for the wood mold of below 1/5), and can simply analytic the design conceive outline and function. 3.3 meltdown shape methods The meltdown shape method is most extensive used with the product FDM which is developed in American Stratasys,(the Fused Deposition Modeling), when it is working, the plastics material with hot extrusion sprayed directly by sprinkler head controlled by computer combine to layer to create an entity model from bottom to top according to several information of level. The biggest characteristics in FDM technical is a quick(general the model need several hours and can immediately model) and free from pollution, to get the extensive application in prototype, develop and cast wax mole and so on. 3.4 hot and fictile shape methods The hot and fictile shape method burns the knot with the selectivity laser of the DTM company development namely the SLS (the Selective Laser Sintering) application is the most. That method is a way manufacture kind piece that burns with the CO2 laser machine controls by the calculator, carry on scanning on the material powder according to several information for faces of several pieces with horizontal each layer of the body, the powder is scanning by laser and solidify together. Then, spread up a new powder of layer, then scan to burn the knot with the laser, thus again and again, keep to go to make the kind piece which needed. As figure 3 shows. Figure 3 The principle chart of selectivity laser sintering The SLS technique shape speed is fast(general ware, need one or two days to complete), the shape accuracy is high(the minimum thickness of each layer powder is about 0.07 mms, the laser dynamic state accuracy can reach the ±0.09 mms, and have the automatic laser repair function), the prototype strength is high(gather its bent strength of the carbonic acid fat and can amount to the 34.5MPa,the nylon can reach 55MPa), therefore, can carry on function’s experiment and assemble the emulation with the prototype, to obtain the best curved face to match with the observation the condition. Develop and applied aspect technically in RP, the United States and Japans are the best. In Huazhong University develops two kinds of model system machine HRP and RPSs which is research to manufacture in 1994 successful quickly, have already entered the commodity market currently, be applied in the professions extensively, such as automobile, toy, aviation aerospace, shipbuilding and the soldier work etc. 4. The application of the RP in molding manufacture 4.1 Making the mold foundry fast Put the spare part CAD model converse to fast method, produce metal spare parts quickly according to each layer shape of face to for ceramic mold and then accord to fast method. In addition, can carry out the original mold that the fast prototype technique manufactures a conduct and actions founder molding tool, spare parts of fast cast, its process is: Design the spare parts CAD 3D àthe calculation hydrodynamics analysis(CFD)àthe LOM model manufacturingàcast the metals spare parts. 4.2 fast molding tool manufacturing The traditional molding tool manufacturing method period is long, the cost is high, a set of simple plastics molding tool is worth above 100,000 dollars. Any error of design reflects the molding tool make the loss that can’t be retrieved. Fast prototype technique can a heart and bodies of the accurate manufacture molding tool, also can used for injecting process to produce manufacture plastics piece directly, for the purpose of detection and the mistake that rectify to appear. The center of national engineering in American Idaho and environments experiment adopt the fast concretion craft namely the technique of RSP carried out the fast and economy of the plastics molding manufacture. That method adopt fast prototype technique produce sample to be sample product sink to accumulate to make the mold. The craft process is steel or tool used for other alloys of the meltdown were pressed to go in to the mouth of spray meet high speed Sui air to form fog of liquid which diameter about 0.05mms, spay to maternal sample and sink to accumulate on it, make duplicate the surface structure shape of maternal sample, with the help of chemical to separate the steel mold which was sink to accumulated and maternal sample, then produce the mold needed. The material of maternal sample decided by the alloy material which was spray on it. For the spray stool steel, can chose ceramic materials, still have similar material as Aluminum Oxygen powder and provided as choice. That method manufacture accuracy is high (when spray to draw the tool steel, the minimum layer and can amount to the 0.038mms, manufacture accuracy can reach the ±0.025mms~±0.05mms),time is short (common molding tool can be modeled in a week ) the price is low.(General is 1/2~1/10 of the traditional molding tool manufacture). 4.3 Fast cast molding The carbonic as the material, use the SLS to make a female type quickly, and in the maternal surface produce the shape of ceramics hull, use the aluminum or the tool steels to carry on the foundry in the hull after baking to burn, then get the inner part and the shape of the molding tool. That method manufacture period not over 4 weeks, the molding tool of the manufacturing can produce 250000 plastics wares. 5 Conclusion Based on the above, the RP is a further development and refinement technology which has been extensive and high-tech applications. It can be predicted that along with the wider using of CAD, the increasingly fierce market competition, rapid shaped mould manufacturing technology itself and the rapid improvement of technology packages, will be developed rapidly emerging technology enterprises to be a common technical means, and bring huge economic benefits to the enterprise, which should have aroused great attention.