模具技术现状与发展趋势.ppt

• 指利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本 身，然后进行一些必要的后处理和机加工以获得模 具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度。
• 目前能够直接制造金属模具的RP工艺包括： • 激光选区烧结（SLS） • 三维打印（3D-P） • 形状沉积制造（SDM） • 三维焊接（3D-Welding）等。
金属陶瓷刀具、CBN具、PCD刀具、PCBN刀具、涂层 硬质合金刀具等） • 适合于比较平坦的浅型腔加工，对深型腔加工有一定困 难 • 对于具有内清角的型腔模具、表面有花纹或图案的模具、 具有深槽或窄缝的模具的加工也都存在一定困难。
• 高速铣削机床造价高
三、模具加工技术的发展方向（HSM）
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高速铣削在国内的应用
三、模具加工技术的发展方向
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电火花铣削加工技术
• 它是用高速旋转的简单的管状电极，应用CAD/CAM技 术作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。
• EDM铣削的最大特点是简化电极制造，不需要加工成形 电极，可选用标准电极，在电极库中进行电极自动交换 （AEC），用以补偿电极损耗，提高加工精度。
• 在高精度微细加工方面，这种方式具有良好的前景。国 外已在模具加工中应用使用这种技术。
• 大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛 盾十分突出
• 许多先进的技术如CAD／CAE／CAM技 术的普及率还不高
一、前言
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中国模具产业的进出口
• 近几年来，我国每年进口模具约占市场总量的20 ％左右，成为世界上最大的模具进口国 • 其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50％以上， 冲压模具占全部进口模具约40％ • 中、高档模具进口比例占市场总量的40％以上
• 国内的一些大企业集团，如海尔、春兰、科龙 和华宝等公司已经运用激光快速成形于新产品 开发等方面，并取得显著的经济效益
• RPM模具制造技术：由快速原型或其他实物模 型复制金属模具的间接法，以及直接由RP系统 无模制造金属模具的直接法两大类。
三 模具加工技术的发展方向（RPM）
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直接快速模具制造
日本模具产业年产值超过日本机床总产值。
如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的 电子工业。
一、前言
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我国模具工业
• 我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位， 仅次于日本和美国。 • 近年来，我国的模具工业一直以每年13％左右的 增长速度快速发展
一、前言
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中国模具工业现状
• 精密加工设备还很少
• 模具毛坯快速制造技术
• 干砂实型铸造 • 负压实型铸造 • 树脂砂实型铸造 • 失蜡精铸等
• 其它技术
• 如快速换模技术 • 冲压单元组合技术等
三 模具加工技术的发展方向（RTM）
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浇铸成形制模技术
• 秘锡合金制模技术 • 锌合金制模技术 • 树脂复合成形模具技术 • 硅橡胶制模技术等
三 模具加工技术的发展方向（RTM）
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一些国家对模具工业的评价
• 在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的 “磁力工业” • 美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” • 德国则认为是所有工业中的“关键工业”； • 日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富 裕的动力”
一、前言
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近年来的世界模具 市场
美国、日本、法国和瑞士等国每年出口的模具约 占其模具总产值的l/3左右。
5. 压铸成形流动模拟、热传导及凝固分析等 6. 锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等 7. 模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计 8. 计算机辅助工艺设计（CAPP）
二、模具设计技术的发展方向
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发展方向（续2）
9. 塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析。 10. 如塑料充模、热传导、冷却、凝固、翘曲、
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浇铸成形制模技术应用实例
▪一汽模具制造公司设计并制造了12套树脂模具 ，均为大型复杂内外覆盖件的拉深模具，用于 全新小红旗轿车的改型试制。 ▪其主要特点是模具型面以CAD／CAM加工的主 模型为基难，采用高强度树脂浇注而成，凸、 凹模间隙采用专用蜡片准确控制 ▪模具尺寸精度高，制造用期可缩短l/2~2/3，制造 费用节省近千万元。
模具技术现状与发展趋 势
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主要内容
➢ 一、前言 ➢ 二、模具设计技术的发展方向 ➢ 三、模具加工技术的发展方向 ➢ 四、模具制造综合技术的发展方向 ➢ 五、模具材料及先进表面处理技术 ➢ 六、国内模具发展趋势 ➢ 结束语
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一、前言
模具工业是国民经济的基础工业 模具工业是衡量一个国家工业水平
的重要标志 模具工业是技术转化成果的基础
三、模具加工技术的发展方向（HSM）
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2.电火花加工技术
• 电火花加工（EDM）虽然已受到高速铣削的严 峻挑战，但高速铣削不能完全替代之。 • 在模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、 沟漕、深坑等处的加工（将是今后EDM应用的 重点 ） ，但成本要比EDM高得多。 • 对于60HRC以上的高硬材料，EDM要比HSM成 本低。 • 同时较之铣削加工，EDM更易实现自动化。
• 采用一层一层加工方法，每层加工5μm，最大加工深 度为10mm，表面粗糙度只Ra值为1.3μm。
三 模具加工技术的发展方向（超精、
细、复合加工））
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复合加工技术发展方向之二
• 铣削加工与EDM复合技术：同铣削加工 与激光加工复合相似，附加的EDM主轴 头可进行型腔表面的花纹、图案加工及
局部精密加工。
三 模具加工技术的发展方向
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复合加工技术发展方向之一
• 铣削加工与激光加工复合技术：铣削加工（包 括高速铣削加工）后，采用附加的激光头在型 腔表面进行花纹、图案等雕刻或激光头按铣削 加工的运动方式进行激光精加工，去掉型腔表 面的铣削痕。
• 据国外报道，已开发出这类复合加工机床：
• 机床的激光头采用Q-5WITCH YAG激光器，功率 100w，光束直径0.1μm，加工效率20m3/min；
复合加工
数控和计算机技术的不断发展使它们在模具加工方法中得到了越来越广
泛的应用。
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1.高速铣削（HSM）技术
• 铣削加工是型腔模具加工的重要手段
• 高速数控加工是模具加工的前沿技术
• 其关键技术之一就是采用先进的CAD/CAM集 成设计和制造系统，进行图形交互的自动数控 编程
三、模具加工技术的发展方向
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国内快速成型设备性能比较表
三 模具加工技术的发展方向（RPM）
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4、快速经济制模技术（RTM）
• 缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段 之一。
• 快 速 经 济 制 模 技 术 RTM （ 或 迅 速 模 具 制 造 Rapid Tooling & Manufacuring）具有制模周期 短、成本较低的特点，精度和寿命又能满足生 产需求，是综合经济效益比较显著的模具制造 技术 。
三、模具加工技术的发展方向（EDM）
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低速走丝数控电火 花线切割机床
低速走丝数控电火花线切割机床（LWEDM）发展的水平已相当高，
功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。其加工 工艺水平也令人称道。
最大切割速度已达300mm2/min，加工精度可达到±0.5μm，加工表面粗 糙度Ra 0.1~0.2μm。
• RPM基于它是基于新颖的离散／堆积（即材料累加）成 形思想，根据零件的三维计算机CAD模型，不借助任何 加工工具，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造， 而与零件的几何复杂程度丝毫无关。
三、模具加工技术的发展方向
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RPM方法与应用
• 应用RPM技术，从模具的概念设计到制造完成， 仅为传统加工方法所需时间的l／3和成本的l／4 左右，因而具有广阔的发展前景。
• 非常适用于新产品开发、样品试制、工艺验证 或中、小批量生产的需要，故近几年在国内得 到了迅速发展。
三 模具加工技术的发展方向（RTM）
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RTM技术种类
• 挤压成形制模技术
• 超塑成形制模技术；
• 表面成形制模技术
• 电弧喷徐成形制模技术 • 电铸成形技术 • 型腔表面精细花纹成形的蚀刻技术等
一、前言
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二、模具设计技 术的发展方向
1.
技术支持－－模具设计资料库和知识库系统
2.
统一技术－－模具及零件的标准件化
3.
在理论研究方面，要进一步探讨新型材料大弹塑性变形本构关
系、表面摩擦特性等
4.
冲压模金属成形过程的模拟、缺陷预测，起皱、破裂、及回弹
分析等（弹性σ=Eε，塑性σ=E1ε）。
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发展方向（续1）
▪高速化：主轴转速40000~60000r/min；切削进给 速度 1~6m／min；快速进给速度30~40m/min， 换刀时间1~2s，从而加工效率提高了5~10倍
▪实现硬材料（36~60HRC）的加工。
三、模具加工技术的发展方向（HSM）
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高速铣削不足
• 对刀具提出了很高的要求 • 采用与铣削材料相适应的特殊刀具材料（如新型刀具有
三、模具加工技术的发展方向（EDM）
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3、快速原型制造（RPM）
• 快速成形（原型）制造技术RPM（Rapid Prototyping ＆ Manufຫໍສະໝຸດ cturing）是美国首先推出的。
• 它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的 发展而产生的，是一种全新的制造技术，被公认为是继 NC技术之后的一次技术革命。
三 模具加工技术的发展方向（RPM）
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间接快速模具制造
• 首先是通过立体光固化（SLA）、叠层实体制造 （LOM）、激光选区烧结（SLS）、三维打印（3DP）、熔融沉积成形（FDM）等不同方法得到制件 原型
• 然后通过一些传统的快速制模RMT （Rapid Manufacturing Tooling）方法，主要有精密铸造、 粉末冶金、电铸、表面沉积、旋转铸造（用热硬化 橡胶做模具）和熔射（热喷涂）等方法，获得长寿 命的金属模具或非金属的低寿命模具。