《模具制造技术讲座》PPT课件

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2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。
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3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。
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4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。
课程以工作过程为导向，引导学生在实现工作任务的过程 中，掌握所需模具的加工工艺及装配工艺；具备编制模具 制造工艺规程以及分析、解决模具制造中一般工艺技术问 题的能力；了解模具制造新技术、新工艺。
二、课程设计理念
， 1.课程设计理念
技能培养 培养目标
工作过程
企业岗位需求
设计教学内容 突出技能 知识点
三、教学内涵设计
4.教学手段
多媒体教学
录像或图片
仿真教学 双向视频演示教学
一体பைடு நூலகம்教学
网络教学 虚拟教学相关图片及录像
四、教学环境及实训
1.教学硬件
录像或图片
数控加工机床 特种加工设备 模具实训平台 图片或录像
四、教学环境及实训
2.实训场地
数控操作场地
录像或图片
钳工操作场地 模具装配场地
模具实训平台
《上海中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》 中科学研究任务重点也是围绕生命、材料等优势领域。
材料成形加工是架起材料研究和工程应用的桥梁，而模 具设计及制造则是材料成形加工的关键，是保证材料成 形质量的内涵。
一、课程介绍 1.课程性质
《模具制造工艺》是模具设计与制造专业的主要专业课 之一，它以先进制造业为背景，是在科学合理分析模具 设计与制造专业相关职业岗位（群）任职要求的前提下 ，以学院几十年数控技术专业发展为基础，采用基于工 作过程系统化的课程开发方法，形成的一门专业课程。

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模具的装配精度可以概括为模架的装配精度、主要工 作零件以及其他零件的装配精度。
依据冲模模架精度的标准（GB／T 12447—90）对 冲模模架的精度进行检查验收。
塑料注射模模架及零件的精度应按中小型模架技术 条件（GB／T12556.2—90）及大型模架技术条件（GB ／T12555.2—90）进行检查验收。
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（4）一般公差带的分布可按入体原则确定， 并应使组成环的尺寸公差符合国家公差与配合标 准的规定。
（5）对于孔心距尺寸或某些长度尺寸，可按 对称偏差予以确定。
（6）在产品结构既定的条件下建立装配尺寸 链时，应遵循装配尺寸链组成的最短路线原则 （即环数最少），即应使每一个有关零件（或组 件）仅以一个组成环来参入装配尺寸链中，因而， 组成环的数目应等于有关零、部件的数目。
应用装配尺寸链计算装配精度问题的步骤是：首先， 正确无误地建立装配尺寸链；其次，作必要的分析计算，
并确定装配方法；最后，确定经济而可行的零件制造公差。
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2．尺寸链的建立 建立和解算装配尺寸链时应注意下面几点：
（1）当某组成环属于标准件（如销钉等）时，其尺 寸公差大小和分布位置在相应的标准中已有规定，属已知 值。
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模具的装配精度包括：
1．相关零件的位置精度 2．相关零件的运动精度 3．相关零件的配合精度
4．相关零件的接触精度
合理的设计、合格的模具零部件、正确的装配工艺方 法、有效的检测手段是保证模具精度的关键因素。
模具的装配精度要求，可以根据各种标准或有关资料 予以确定。当缺乏成熟资料时，常采用类比法并结合生产 经验而定。
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4.1.5 型腔模电火花加工
• 型腔——多为三维曲面， 4.1.5.1 工艺特点与工艺方法 1. 工艺特点 （1）要求电极损耗小，以保证成形精度； （2）要求加工速度快； （3）侧面修光宜用精加工电极或平动头。
汽车轮毂压铸模
2. 工艺方法及其选择
1）单电极直接加工法 • 用于小截面型腔加工，形状简单，精度不高 2）单电极平动加工法 • 粗加工基本成形后，平动（粗→中→精） • 特点：一个电极，一次定位， 精度：深100，
机制动
• 走丝换向控制 停加工脉冲电源，停计算机 运算
• 工作台控制方式的选择 自动，手动，点动
• 限位控制；照明控制；其它控制 工作液泵 的启动、停止；自动绕丝，垂直检查等
6）夹具 桥式，弱磁力，人工分度夹具 7）附件 绕丝装置，手动紧丝工具，垂直检
具，绘图划针，张力计
2. 脉冲电源（框图）
• 晶体管脉冲电源与成形机同，但功率小， 频率高（适用于正极性加工），
（低速机上）双丝线切割 先粗后细，自动切换
中速走丝
低速走丝的性能，高速走丝的成本
性能比较（引自上海特略精密数控机床有限公司产品广告，2013）
种类及 机床厂商
国产 某中走丝机
日本 慢走丝机
台湾 慢走丝机
国产 慢走丝机
国产 快走丝机
最大加工效率 mm2/min 300
220
150
100
80
精度 /μm ±3
多电极加工法
4.1.5.2 型腔模电极设计与制造
1. 电极材料 • 石墨 型号：KS-25，DS-52 W，GS450，GS
800，……， • 紫铜 大Ton，低Ip，Toff不应太大，不冲油 • Cu-W、Ag-W

典型项目5 典型项目6
典配型图模的具绘装制 典型图模的绘具零制件
加术工问现题场的技处 理
零件加工质量 检验
模具装配 模具调试
课程建设
2-3课程体系构建与课程建设 教材建设
程序源代码
电子教案
多媒体课件
立体化教材
教学指南
习题 模拟试题
答案
授课素材
2-4教学团队建设
企业专家10名 （工程师+技师）
团队建设
3 评价主体多元化，综合确定课程成绩。
2-3课程体系构建与课程建设 课程体系构建
两条主线，系统培养，行动导向
2-3课程体系构建与课程建设 课程体系构建
2-3课程体系构建与课程建设
以岗位技能的要求来设置核心课程。在日 常工作中，注意收集企业培训、学生就业、企 业走访等过程中反馈的信息，及时更新岗位所 需知识点，从而优化核心课程。
成立由专业带头人、骨干专任教师和企业 技术专家、能工巧匠组成的核心课程开发团队， 课程开发团队负责制定课程标准、课程项目设 计、教学模式研讨、教材编写与选用、教学包 开发、教学组织、理论与实践融合教学设计和 自主学习扩充性资料、网络教学环境（教学网 站）建设等。
界定每个级别岗位工作概要、工作内容、 工作职责、基本要求、专业要求等。
强化“多方监控、 层级考核”的教学
质量管理机制
1-3专业建设的机制建设
人才共育
机制建设
成
过
果
程
共
共
享
签定合作 专业建设指
管
株洲市工商职
协议
导委员会
业技术学校
责任共担
“专业+行业+企业”三方校企合作平台
模具设计与制造专业说课

模具制造技术概述
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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间接制模法是利用快速成形技术作母模来翻制模具并 生产实际材料的产品。间接制模法是指利用RP原型间接 地翻制模具。依据材质不同，间接制模法生产出来的模具 一般分为软质模具和硬质模具两大类。
一、直接制造模具 (一)利用SLS工艺制造金属模
1．金属粉末大功率激光烧结成型技术 2．混合金属粉末激光烧结成型技术 3．金属一树脂粉末激光烧结成型法
3D—P法原理
六、固基光敏液相法
固基光敏液相法又称SGC法，其工艺原理如图9-9 所示，一层的成型过程由五步来完成：添料；掩膜紫外光 曝光；清除未固化的多余液体料；向空隙处填充蜡料；磨 平。掩膜的制造采用了离子成像技术，因此同一底片可以 重复使用。由于过程复杂，SGC成型机是所有成型机中最 庞大的一种。
电解加工成形原理
3．电解加工的特点
（1） 表面质量好 加工过程中不存在宏观切削力， 没有切削热的作用，所以，加工表面无残余应力和飞边、 毛刺、变质层等，可加工任何硬度、强度、韧性的金属材
此类模具一般先用快速成形技术制作零件原型，然后 根据该原型翻制成硅橡胶模、金属树脂模和石膏模；或对 快速成形技术制作的原型进行表面处理，用金属喷镀法或 物理蒸发沉积法镀上一层低熔点合金或镍来制作模具。
1．硅橡胶模具材料及特点
制模用硅橡胶为双组分液体硅橡胶，分为缩合型和加 成型两类。
缩合型模具硅橡胶的主要组分包括：端基和部分侧基 为羟基的聚硅氧烷（生胶）、填料、交联剂和硫化促进剂。 缩合型模具硅橡胶的抗剪强度较低，在模具制造过程中易 被撕破，因此很难适用于那些花纹深、形状复杂的模具。

2、快速成形技术的应用特点
（1）设计者受益 （2）制造者受益 （3）推销者受益 （4）用户受益
9.1.4快速成形技术在模具中的应用

5．增加机床结构稳定性
高速切削加工由于温升（约为3℃）和单位切削力小， 故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小，增加了机床结 构稳定性，有利于提高加工精度和表面质量。最好的表面 粗糙度小于Ra 1，减少了后续磨削及抛光工作量。
6．良好的技术经济效益
传统模具加工过程：毛坯—粗加工—半精加工—热处 理硬化—电火花加工—精加工—磨修。
继美国之后，日本迅速开展了快速成形技术的研究， 1988年三菱商社研制出与SLA类似的光照成形系统，命名为 紫外激光扫描立体生成法（简称SOULP），并率先在日本市 场出售。西欧各国发展快速成形技术比美国和日本晚一二年， 但是很快推出了自己的快速成形系统，例如德国ESO公司的 Stereos Eosint系统，以色列Cubital的Solider系统等。
高速切削模具加工过程：硬化毛坯—粗加工—半精加 工—精加工。
高速切削与传统切削加工相比，工序简化，工艺路线 缩短，从而综合效率高。虽然机床和刀具投资增加，但综 合效益提高。
9.1.2 高速切削的工业应用
美国、德国、法国、英国的许多飞机及发动机制造厂已 经采用高速切削加工来制造航空零部件产品。英国EHV公司 采用日本松浦公司制造的MC-800VDC-EX4高速切削加工机 床加工航空专用铝合金整体叶轮，该机床有两个主轴，转速 40 000 r/min，叶片加工精度可达5 μm，总精度20 μm。
2．切削力低
和常规切削加工相比，高速切削力至少降低30%，这对 于加工刚性较差的零件来说，可减少加工的变形，提高加工 精度。同时，按高速切削单位功率比，材料切除率可提高 40%以上，有利于延长刀具使用寿命，通常刀具耐用度可提 高约70%。能加工高硬材料，可铣削HRC50～60的钢材。
3．减少热变形

（a）
（b）
（c）
（d）
图5-2 电火花加工应用实例
5.1.1 电火花加工机理
电火花加工是利用电腐蚀的原理，将工件和工具电极做 成两电极，通过脉冲放电使工具电极电腐蚀工件，对工件进 行加工。
电火花加工过 程可分为介质击穿 和通道形成、能量 转换、电蚀物抛出 以及间隙消电离等 阶段，如图5-3所 示。
脉冲宽度 的影响
在脉冲峰值电流一定时，脉冲能量与脉冲宽度成正比。脉冲宽
度增加，加工速度随之增加，当脉冲宽度增加到一定值时，单个脉 冲能量虽然增大，但转换的热能损失增加和间隙消电离时间不足， 加工速度不升反降。
脉冲间隙 的影响
脉冲间隔的减少会减少空度比（波峰和波谷占用时间之比），
在脉冲宽度一定的情况下，脉冲间隙小，加工速度高。但脉冲间隙 小到一定值时，由于消电离时间不足，速度不升反降。
放电形式必须具有脉冲性、间歇性。一般脉冲宽度ti=10-3～ 10-7s，才能使热量来不及从极微小的局部加工区扩散到非加工 区。在脉冲间隔t0内，电极间的介质必须及时消电离，使下一个 脉冲能在两极间另一“相对应最近点”另行击穿放电，从而使 工件的形状尺寸逐点地趋近于工具电极的形状尺寸。否则就像 电弧放电那样把整个工件表面“烧糊”，无法用于尺寸加工。
图5-5 RC线路脉冲电压、电流波形图
（a）一次放电 （b）多次放电 图5-6 电火花加工表面局部放大图
2．脉冲放电现象应用于尺寸加工必须具备的条件
在脉冲放电点时，必须有足够的火花放电强度。即局部集 中的电流密度须高达105～108 A/cm2，使金属局部熔化和汽化。
脉冲放电 现象应用 于尺寸加 工必须具 备的条件
模具制造技术
第5章 模具数控电火花加工

快速成形与快速制模原理
快速成形技术是20世纪80年代末开场商品化 的一种进展制造技术，它有不同的英文名称： Rapid Prototyping (快速原型制造、快速成 形) Freeform Manufacturing (自由形式制造) Additive Fabrication (添加成形)
通常简称为RP，而将快速成形用于模具制造 简称为RT (Rapid Tooling，快速制模)。不同 于传统去除加工工艺的RP/RT集中表达了CAD、 CAM、CNC、激光、新材料和精细伺服驱动等 学科的思想与方法。
• 铣削刀具。立铣刀，球头刀，长刃立铣刀，直齿三面刃 铣刀，圆柱形铣刀错齿三面刃铣刀，锯片铣刀，对称双 角铣刀，螺旋立铣刀等。
• 螺纹刀具。手用丝锥，机用丝锥，磨制螺旋槽丝锥，圆 板牙，滚丝模，圆锥(柱)管螺纹丝锥，圆锥(柱)管螺纹 板牙等。
• 车刀。正方形车刀条，长方形车刀条，圆车刀等。
• 模板开框 • 模芯铣六面 • 模芯钻孔
❖ 快速成形与快速制模原理
❖ J10-SLS 覆膜砂/石膏粉末快速成形机(三坐标运动式) ❖ J10-SLS 覆膜砂/石膏粉末快速成形机(激光振镜式) ❖ J10-SLS/SRW 金属粉末快速成形机 (激光/阻焊混成式) ❖ J10-DLOM 金属叠层制造快速成形机 (激光/阻焊混成式) ❖ J10-3DP 三维打印粉末快速成形机 (紫外光UV胶固化) ❖ J10-SLA 紫外光固化快速成形机 (激光振镜式) ❖ 激光快速成形软件系统整体布局
普通机加工 Machining
• 钻模板与模芯安装孔 • 顶针和拉料杆制作 • 浇道套加工
成型零件 Moulding components
数控加工 NC machining