材料成型及控制工程畢業(yè)論文-墊片的模具設(shè)計及快速制造技術(shù)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　墊片的模具設(shè)計及快速制造技術(shù)</p><p><b>　　研究</b></p><p><b>　　誠信聲明</b></p&g

2、t;<p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 墊片

3、的模具設(shè)計及快速制造技術(shù)研究 </p><p><b>　　1．設(shè)計意義及目標(biāo)</b></p><p>　　學(xué)生應(yīng)通過本次畢業(yè)設(shè)計，了解沖壓模具的結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法；了解快速制造</p><p>　　技術(shù)的方法及應(yīng)用；了解3D打印快速制造技術(shù)的工作

4、原理、適用材料、制造工藝及在模具制造中的應(yīng)用，為學(xué)生在畢業(yè)后從事材料成型技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2．主要任務(wù)。</b></p><p>　?。?）查閱20篇以上的科技文獻(xiàn)</p><p>　　（2）零件名稱 ：墊片</p><p><b>　　生產(chǎn)批量 ：大批量</b><

5、;/p><p>　　材 料 ：10號鋼</p><p>　　厚 度 ：2mm </p><p>　　1）了解沖壓模具設(shè)計的方法。分析所給零件的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)。計算凸凹模的尺寸。</p><p>　　2）繪制凸凹模的零件圖和并建立圖凹模的三維模型。</p><p>　　3）掌握3D打印快速制造技術(shù)的工作原理

6、、適用材料、制造工藝流程及工藝參數(shù)</p><p>　　4）用3D打印快速成型設(shè)備制造凸凹模。</p><p>　　掌握模具設(shè)計的方法，并通過3D打印快速成型設(shè)備制造模具的主要零件。分析比較快速成型工藝和傳統(tǒng)工藝各自的優(yōu)缺點。</p><p>　?。?）完成畢業(yè)設(shè)計的開題答辯、中期檢查。</p><p>　?。?）按照畢業(yè)論文的撰寫要求完成畢

7、業(yè)論文、參加答辯。</p><p><b>　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]丁松聚主編.冷沖模設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.10</p><p>　　[2]王廣春，趙國群.北京.快速成型與快速模具制造技術(shù)及其應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.1</p><p>　　[3]劉厚才，莫健華，劉海

8、濤.三維打印快速成形技術(shù)及其應(yīng)用[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2008，（9）</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　審核人_____________ ______年___月___日</p><p><b>　　快速成型與模具設(shè)計</b>&l

9、t;/p><p>　　摘 要：3D打印快速成型技術(shù)是一門新興生產(chǎn)技術(shù),具有很大的市場前景。3D打印快速成形技術(shù)指在不需要任何刀具、工裝、模具的情況下，根據(jù)零件的三維CAD模型數(shù)據(jù)，利用快速成形設(shè)備及從下往上一層一層堆積的工藝，準(zhǔn)確快速地生產(chǎn)產(chǎn)品的一項新型技術(shù)手段。本文在介紹了快速成型打印技術(shù)在產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展前景、三維打印快速成型技術(shù)的工作原理、制造工藝流程及特點的基礎(chǔ)上以及跟傳統(tǒng)模具制造工藝的不同，完成了墊片的模具設(shè)

10、計并用3D打印設(shè)備打印了一套模具,分析了ABS打印材料及打印工藝參數(shù)對零件質(zhì)量的影響，展望了3D打印技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。</p><p>　　關(guān)鍵詞：快速成型 ,模具 ,沖壓</p><p>　　Rapid prototyping and die design</p><p>　　Abstract：3D printing rapid prototyping tech

11、nology 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 mode

12、l data , using rapid prototyping equipment 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

13、 the developing p</p><p>　　Keywords: rapid prototyping die stamping</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和市場前景1

14、</p><p>　　1.2 沖壓工藝介紹1</p><p>　　2 墊片的模具設(shè)計2</p><p>　　2.1 沖裁工藝設(shè)計2</p><p>　　2.1.1墊片的工藝性分析2</p><p>　　2.1.2沖壓工藝方案的確定2</p><p>　　2.2 排樣設(shè)計3<

15、/p><p>　　2.2.1 排樣方案確定3</p><p>　　2.2.2搭邊的選取4</p><p>　　2.2.3送料步距、條料寬度與材料利用率的計算4</p><p>　　2.2.4排樣圖5</p><p>　　2.2.5沖裁力和壓力中心的計算5</p><p>　　2.3 刃口

16、尺寸計算6</p><p>　　2.3.1 沖孔刃口尺寸計算6</p><p>　　2.3.2 落料刃口尺寸6</p><p>　　2.4 沖裁模主要零部件設(shè)計與強度校核7</p><p>　　2.4.1 凹模的設(shè)計7</p><p>　　2.4.2 凸凹模的設(shè)計8</p><p&g

17、t;　　2.4.3 凸模的設(shè)計9</p><p>　　2.4.4 凸模強度校核10</p><p>　　2.4.5 凹模強度校核10</p><p>　　2.4.6 其他零部件的選擇11</p><p>　　2.5 壓力機(jī)的選取11</p><p>　　2.6 模具閉合高度的校核11</p

18、><p>　　3 3D打印快速制造技術(shù)12</p><p>　　3.1 工作原理12</p><p>　　3.2常用材料12</p><p>　　3.3 制造工藝流程13</p><p>　　4 3D打印技術(shù)生產(chǎn)沖壓模具14</p><p>　　4.1使用設(shè)備14</p>

19、<p>　　4.2 使用材料介紹14</p><p>　　4.3 三維設(shè)計14</p><p>　　4.4打印過程分析16</p><p>　　4.5完成打印17</p><p>　　5 沖壓模具的傳統(tǒng)與現(xiàn)代制造工藝比較19</p><p>　　5.1 模具制造基本要求19</p>

20、;<p>　　5.2 模具制造特點19</p><p>　　5.3 模具的傳統(tǒng)制造工藝19</p><p>　　5.4 模具的現(xiàn)代制造工藝20</p><p>　　5.6 現(xiàn)代與傳統(tǒng)模具制造工藝的比較20</p><p><b>　　6 結(jié) 論22</b></p><p>

21、;<b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和市場前景</p><p>　　模具是不僅是中國也是全世界制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，工業(yè)產(chǎn)品中大批

22、量生產(chǎn)以及新產(chǎn)品開發(fā)都離不開模具，用模具生產(chǎn)制件所達(dá)到的一系列高標(biāo)準(zhǔn)以及高利潤，使模具工業(yè)在制造業(yè)中的地位越來越重要。當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的飛速健康發(fā)展表現(xiàn)出對模具制造行業(yè)越來越高的需求。在中國人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)的水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國正處于從模具制造大國向模具制造強國轉(zhuǎn)變的進(jìn)程中，雖然我國模具行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時期，但是未來10-15年仍

23、是我國模具行業(yè)發(fā)展的重要時期。同時我國引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，對國內(nèi)市場有一定的沖擊，因此我國必須要加強人才的培養(yǎng)以及模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。使我國模具行業(yè)不斷的進(jìn)步。</p><p>　　我國模具市場前景具有廣闊性，隨著模具可以應(yīng)用的領(lǐng)域不斷增大以及對模具行業(yè)提出的高要求，使模具發(fā)展快于其他行業(yè)，也使模具市場供不應(yīng)求。外資和民營資本持續(xù)看好我國模具行業(yè)，認(rèn)為其機(jī)遇大于挑戰(zhàn)，具有很大的發(fā)展空間和潛力。汽車，飛機(jī)，電子等行業(yè)

24、對于模具的需求大幅度增加以及人們對模具生產(chǎn)周期的要求更高，使模具行業(yè)發(fā)展更加迅速。作為未來中國模具制造業(yè)接班人，大學(xué)生應(yīng)努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，多多了解接觸新興模具制造技術(shù)并且扎實傳統(tǒng)模具制造技術(shù)。</p><p>　　1.2 沖壓工藝介紹</p><p>　　冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或者變形，從而獲得一定的尺寸、形狀和性能的零件加工方法。</p&g

25、t;<p>　　利用冷沖壓可以得到形狀復(fù)雜、用別的加工方法難以加工的零件。冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，所以，尺寸穩(wěn)定，互換性好。使用冷沖壓加工，材料的利用率高，工件質(zhì)量輕、強度高、耗能也少，所以成本也較低。沖壓操作簡單、易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。但是沖壓加工中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，成本較高、生產(chǎn)周期較長，因此沖壓工藝多用于成批、大量生產(chǎn)的生產(chǎn)中[5]。</p><p><b>　

26、　2 墊片的模具設(shè)計</b></p><p><b>　　零件名稱：墊片</b></p><p><b>　　生產(chǎn)批量：大批量</b></p><p><b>　　材料：10號鋼</b></p><p><b>　　厚度：2mm</b><

27、/p><p>　　2.1 沖裁工藝設(shè)計</p><p>　　2.1.1墊片的工藝性分析</p><p>　　本設(shè)計的墊片要求大批量生產(chǎn)，普通級精度要求及表面質(zhì)量，材料為10號鋼。</p><p>　　10號鋼具有較好的強度與沖壓加工性，它的塑性和韌性較好焊接性比較好。這個墊片的形狀簡單、厚度小、精度要求不高，故可以考慮采用積聚廢料的復(fù)合沖壓工序。

28、</p><p>　　2.1.2沖壓工藝方案的確定</p><p>　　該零件的基本工序為落料和沖孔，因此有下面三種方案：</p><p>　　方案一：先落料后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。</p><p>　　方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。</p><p>　　方案三：沖孔落料連續(xù)沖裁，采用連續(xù)模生產(chǎn)。<

29、/p><p>　　表2.1三種方案的比較</p><p>　　方案一模具結(jié)構(gòu)比較簡單，可是有兩道工序，需要兩副模具，因此生產(chǎn)效率低，不符合本設(shè)計的要求。方案二只要一套模具，沖壓件的形位精度容易保證，生產(chǎn)效率高，雖然模具結(jié)構(gòu)比方案一復(fù)雜，但是因為零件形狀比較簡單，所以模具的生產(chǎn)制造相對簡單。方案三也只要一副模具，生產(chǎn)效率高，但是零件的沖壓精度不高，要在模具上安裝導(dǎo)正銷才能夠保證它的形位精度，因此

30、模具制造安裝較困難，成本較高。綜上，采用方案二。</p><p><b>　　2.2 排樣設(shè)計</b></p><p>　　2.2.1 排樣方案確定</p><p>　　條料的排樣方法有三種：</p><p>　　①有廢料排樣：沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間都有搭邊。</p><p>

31、;　?、谏購U料排樣：只有沖裁件與沖裁件之間或者只有沖裁件與條料側(cè)邊之間有搭邊。</p><p>　?、蹮o廢料排樣：沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間都沒有搭邊。</p><p>　　采用少廢料、無廢料的排樣方法可以使沖裁模的結(jié)構(gòu)簡單，同時減小沖裁力，提高材料的利用率。不過由于條料本身的公差和條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，使得沖裁件的公差等級低。而且由于模具只有一邊受力，會加劇模具

32、的損壞，降低模具的壽命，同時會影響沖裁件的斷面質(zhì)量。</p><p>　　根據(jù)上面的分析，所以選取有廢料排樣這個方案。</p><p>　　2.2.2搭邊的選取</p><p>　　查《冷沖模設(shè)計》表3-10得</p><p>　　工件之間搭邊值 a=1.5mm 側(cè)面搭邊值a1=1.8mm </p><p>　　2

33、.2.3送料步距、條料寬度與材料利用率的計算</p><p><b>　　（1）送料步距：</b></p><p>　　由式3-24得 A=D+a</p><p>　　A—平行于送料方向的沖裁件寬度</p><p>　　a—沖裁件之間的搭邊值</p><p>　　∴ A=36+1.5=37.5

34、mm</p><p><b>　?。?）條料寬度：</b></p><p>　　由式3-26得 B=（D+2a1+2△+b0）0-△</p><p>　　b0-導(dǎo)料板和條料之間的距離 </p><p>　　D—沖裁件和送料方向垂直的大小</p><p>　　△—板料剪裁時的下偏差</

35、p><p>　　由表3-11得 △=0.5</p><p>　　由表3-12 得 b0=0.8</p><p>　　∴B=（40+2*1.8+2*0.5+0.8）-0.50=45.4-0.50mm</p><p><b>　　材料利用率：</b></p><p>　　η=（S1/S0）*100%&

36、lt;/p><p>　　=1136.85/（37.5*45.4）*100%</p><p><b>　　=66.8%</b></p><p><b>　　2.2.4排樣圖</b></p><p><b>　　圖 2-1 排樣圖</b></p><p>　　2

37、.2.5沖裁力和壓力中心的計算</p><p><b>　?。?）沖裁力：</b></p><p>　　由式3-15得 F=KLtτ</p><p><b>　　L—沖裁件的周長</b></p><p><b>　　t—板料厚度</b></p><p>

38、;<b>　　τ—材料抗剪強度</b></p><p>　　K—系數(shù)，常取K=1.3</p><p>　　由CAD得L=130.8mm 由表2-3得 τ=300</p><p>　　∴F=1.3*130.8*2*300=102.02KN</p><p>　　卸料力 F卸=k卸F</p>

39、<p>　　推件力 F推=nk推F</p><p>　　頂件力 F頂=k頂F</p><p>　　k卸、k推、k頂—卸料力、推件力、頂件力系數(shù)</p><p>　　n—梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（n=h/t）</p><p>　　h—凹模直壁洞口高度</p><p>　　查

40、表3-8得 k卸=0.03 k推=0.05 k頂=0.06</p><p>　　由于本模具采用彈壓卸料裝置和上出件方式的沖裁模</p><p>　　∴F=F+F卸+F頂</p><p>　　=102.02+102.02*0.03+102.02*0.06</p><p><b>　　=111.2KN</b&g

41、t;</p><p>　?。?）壓力中心的計算：</p><p>　　由于該沖裁件幾何形狀對稱，所以其壓力中心為其幾何中心。</p><p>　　2.3 刃口尺寸計算</p><p>　　2.3.1 沖孔刃口尺寸計算</p><p>　　由式 d凸=（dmin + x△）-δ凸0</p><p&

42、gt;　　d凹=（d凸 + Zmin）0δ凸</p><p>　　d凸、d凹—沖孔凸模、凹?；境叽?lt;/p><p>　　dmin—沖孔件最小極限尺寸</p><p><b>　　△—沖裁件的公差</b></p><p>　　x—磨損系數(shù)，查表3-5得 x=0.5</p><p>　　δ凹、δ凸

43、—凹模、凸模制造偏差</p><p>　　查表3-3得 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm</p><p>　　Zmax-Zmin=0.114mm</p><p>　　查表3-6得 δ凹=+0.025mm δ凸=-0.02mm</p><p>　　｜δ凹｜+｜δ凸｜=0.045mm<0.114mm<

44、;/p><p>　　∴ 符合｜δ凹｜+｜δ凸｜< Zmax-Zmin 要求</p><p>　　∴d凸=（ dmin + x△ ）-δ凸0=（20+0.5*0.21）-0.020=20.105-0.020mm</p><p>　　d凹=（ d凸 + Zmin ）0δ凸=（20.105+0.246）0+0.025=20.3510+0.025mm</p>

45、;<p>　　2.3.2 落料刃口尺寸</p><p>　　設(shè)計時以凹模為基準(zhǔn)件，凹模磨損后刃口尺寸都會增大，因此屬于第一類尺寸。</p><p>　　由式3-8得 D=（Dmax-x△）0+（1/4）△</p><p>　　查表3-5得 x1=1 x2=0.5</p><p>　　∴D1=（20.1-1*0.1）0

46、+0.025=200+0.025mm</p><p>　　D2=（36-0.5*0.25）0+0.0625=35.8750+0.0625mm </p><p>　　2.4 沖裁模主要零部件設(shè)計與強度校核</p><p>　　2.4.1 凹模的設(shè)計</p><p>　　凹模厚度的確定:H=kb（≥15mm）</p><p&

47、gt;　　凹模壁厚: c=（1.5~2）H（≥30~40mm）</p><p>　　凹模邊長: B=b+2c</p><p>　　b—沖裁件的最大外形尺寸</p><p>　　k—系數(shù) 查表4-3 得k=0.42</p><p>　　H=0.42*40=16.8mm 取H=18mm</p><p&g

48、t;　　C=（1.5~2）H=27~36mm 取 c=35mm</p><p>　　B=40+70=110mm</p><p>　　其形狀如下圖2-2：</p><p><b>　　圖2-2 凹模</b></p><p>　　2.4.2 凸凹模的設(shè)計</p><p>　　在復(fù)合模中一定

49、會有凸凹模這個零件。凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸。從強度考慮。壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與沖模結(jié)構(gòu)有關(guān)，對于正裝復(fù)合模，由于凸凹模裝于上模，孔內(nèi)不會積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些，對于倒裝復(fù)合模，因為孔內(nèi)積存廢料，所以最小壁厚要大些。</p><p>　　積聚廢料的凸凹模的最小壁厚可參考表4-4。</p><p>　　本模具采用倒裝復(fù)合模，因此孔內(nèi)

50、會有積存廢料，所以最小壁厚要大些。查表4-4得 最小壁厚t=4.9mm </p><p>　　其形狀如下圖2-3：</p><p><b>　　圖2-3 凸凹模</b></p><p>　　2.4.3 凸模的設(shè)計</p><p>　　凸模長度 L=H1+H2+H3+Y</p><p&

51、gt;　　H1—凸模固定板的厚度，外形尺寸一般與凹模大小一樣。</p><p><b>　　H2—卸料板的厚度</b></p><p><b>　　H3—導(dǎo)料板的厚度</b></p><p>　　Y—附加長度，一般取15~20</p><p>　　∴L= 18 +8 +6 +18 +15=65mm&

52、lt;/p><p>　　其零件圖如下圖2-4</p><p><b>　　圖2-4 凸模</b></p><p>　　2.4.4 凸模強度校核</p><p>　　由《模具設(shè)計與制造簡明手冊》查得 d≥4tσb/[σ壓]</p><p><b>　　d—凸模最小直徑</b>&

53、lt;/p><p>　　σb—沖壓材料的抗拉強度</p><p>　　σ壓—許用壓力 查的100≤[σ壓]≤160</p><p>　　∴4*2*300/160=15≤20mm</p><p><b>　　∴符合強度要求</b></p><p>　　2.4.5 凹模強度校核</p>&

54、lt;p>　　σ彎=[3p（b/a）]/[H²（1+b²/a²）]≤[σ彎]</p><p>　　a*b—下模座長方孔尺寸</p><p>　　σ彎=30~50公斤力/毫米² 1公斤力=10N</p><p>　　∴σ彎=[3*102.02*(106/110)]/[18²*（1+106²/110&#

55、178;）]</p><p>　　=47公斤力/毫米² </p><p><b>　　∴ 符合要求</b></p><p>　　2.4.6 其他零部件的選擇</p><p>　　由標(biāo)準(zhǔn)[7]、[8]可知</p><p>　　上模座與下模座查表 1-248 、1-249得</p&

56、gt;<p>　　上模座： L*B=125*100mm H=25mm H0=85mm</p><p>　　下模座： L*B=140*100mm H=30mm</p><p>　　模柄: d=40mm</p><p><b>　　螺釘：M8</b></p><p><b

57、>　　銷釘：M6</b></p><p>　　2.5 壓力機(jī)的選取</p><p>　　∵P=102.02KN</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)選取 開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-16. 公稱壓力為160KN, Hmax=220mm</p><p>　　2.6 模具閉合高度的校核</p><p>　　

58、Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm</p><p>　　H模具=H下模座+H上模座+H墊板+H凸模+H凸凹模</p><p>　　=40+25+40+50+30</p><p><b>　　=185mm</b></p><p>　　Hmin=40+25+40+30</p><p><

59、;b>　　=135mm</b></p><p>　　∴Hmax+10≤H模具≤Hmax-5</p><p><b>　　∴ 符合要求</b></p><p>　　3 3D打印快速制造技術(shù)</p><p><b>　　3.1 工作原理</b></p><p>

60、;　　3D打印是快速制造成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用金屬粉或塑料絲等可粘合材料，通過一層一層分層堆砌的方式來制造物體的技術(shù)。</p><p>　　3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實現(xiàn)的，在模具制造等領(lǐng)域被用于制造模具實體模型，后來逐漸用于一些零件的直接制造，這一技術(shù)如今應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　日常生活中使用的普通打印機(jī)可以打印電腦設(shè)計的平面物體。普通

61、打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝的是金屬粉、塑料絲、砂等特殊的打印原材料。3D打印機(jī)與普通打印機(jī)打印原理是非常相似的。我的畢業(yè)設(shè)計模具打印制作時用的材料是塑料。用電腦處理模具尺寸數(shù)據(jù)格式，轉(zhuǎn)化為3D打印設(shè)備可以識別的格式，把轉(zhuǎn)化后的模具尺寸數(shù)據(jù)存入U盤，并與3D打印設(shè)備USB接口連接，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似，所以這項打印技術(shù)就被稱為3D立體打印技術(shù)</p><p><b>　

62、　3.2常用材料</b></p><p>　　3D打印對材料性能具有一定要求，應(yīng)精確快速的加工所需零件。3D打印快速成型制件應(yīng)當(dāng)接近零件尺寸工藝要求，應(yīng)盡量滿足對強度、耐潮濕性能等等的要求，便于進(jìn)行后續(xù)的處理工藝。</p><p>　　3D打印常用材料有尼龍玻纖、石膏、鋁、鈦合金、不銹鋼、橡膠。大致有如下幾種分類方法：</p><p>　　按材料成型的方

63、法可分為：固態(tài)粉末（金屬粉，蠟粉、陶瓷粉及塑料粉等非金屬粉）、固態(tài)絲材（ABS絲、蠟絲等）、固態(tài)片材（塑料、LOM紙、金屬鉑+粘結(jié)劑等）、液態(tài)材料（部分光敏樹脂、SLA等）。</p><p>　　按材料的化學(xué)性能分類：金屬類材料、陶瓷類材料及復(fù)合材料等。</p><p>　　按成型方法的不同可分為：SLS材料、SLA材料、LOM材料等。</p><p>　　雖然塑料

64、、某些金屬或者陶瓷可以成為高端工業(yè)印刷的材料。但是適用材料依然非常有限，另外，隨著3D打印技術(shù)不斷的完善。目前依然無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計所用材料為ABS塑料，它屬于熔融沉積材料。應(yīng)采用加壓融化罐。 </p><p>　　熔融擠壓噴頭的工作原理很簡單，就是將ABS塑料絲裝入融化罐中，對其加熱融化呈熔融狀態(tài)，然后將融化的塑料均勻擠出，一層

65、一層的堆積成形。</p><p>　　3.3 制造工藝流程</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計3D打印采用的機(jī)器設(shè)備為陜西恒通智能機(jī)器有限公司生產(chǎn)的打印機(jī)。它的工藝流程如下：</p><p>　　先根據(jù)畢業(yè)設(shè)計所要求的零件尺寸進(jìn)行凸模、凹模以及凸凹模部分的計算與設(shè)計，然后用ProE畫出三維圖形，然后把三維圖轉(zhuǎn)換成stl格式文件，接著生成Gcode代碼，生成過程中可修改

66、填充率，殼厚、等參數(shù)以及調(diào)整圖形位置、大小等。最后生成加工代碼導(dǎo)入U盤中，將U盤插在3D打印機(jī)上運行程序即可開始打印零件。</p><p>　　4 3D打印技術(shù)生產(chǎn)沖壓模具</p><p><b>　　4.1使用設(shè)備</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計3D打印部分采用的機(jī)器設(shè)備為陜西恒通智能機(jī)器有限公司生產(chǎn)。機(jī)器如下圖4-1：</

67、p><p>　　圖4-1 3D打印機(jī)</p><p>　　4.2 使用材料介紹</p><p>　　3D打印常用材料有很多，比如尼龍玻纖、石膏、鋁、鈦合金、不銹鋼、橡膠。本次實驗所用材料為ABS塑料絲。此塑料目前應(yīng)用最廣，產(chǎn)量特別大。具有優(yōu)良的力學(xué)性能。ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。A代表丙烯腈、B代表丁二烯、S代表苯乙烯。由于ABS塑料的三元共聚物條

68、件，使它具有良好的性能。例如化學(xué)性能穩(wěn)定，耐油、剛度和硬度也高。介電性能良好。</p><p><b>　　4.3 三維設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)本設(shè)計所計算出來的尺寸利用ProE畫出三維圖如下：</p><p><b>　　圖4-2 凸凹模</b></p><p><b>　

69、　圖 4-3 凹模</b></p><p><b>　　圖4-4 凸模</b></p><p><b>　　4.4打印過程分析</b></p><p>　　先把三維圖轉(zhuǎn)換成.stl格式文件，然后轉(zhuǎn)換成Gcode代碼，生成過程中可調(diào)整圖形位置，修改填充率，殼厚、等參數(shù)。</p><p>　

70、　本實驗采用的工藝參數(shù)為：層厚為0.15mm ，送絲時移動速度為50mm/s，空閑時移動速度為60mm/s，打印溫度為180，外殼層數(shù)為1，填充率為3%，細(xì)絲直徑為1.82mm。如下圖4-5：</p><p>　　圖4-5 參數(shù)修改界面</p><p>　　圖4-6 3D打印機(jī)操作界面</p><p>　　最后生成加工代碼導(dǎo)入U盤中，注意加工代碼不能放在子文件中。將

71、U盤插在3D打印機(jī)上運行程序即可開始打印零件。</p><p><b>　　4.5完成打印</b></p><p>　　在等待數(shù)個小時之后，本實驗打印成品如下圖：</p><p><b>　　圖4-7 凸凹模</b></p><p><b>　　圖4-8 凹模</b></

72、p><p><b>　　圖4-9 凸模</b></p><p>　　5 沖壓模具的傳統(tǒng)與現(xiàn)代制造工藝比較</p><p>　　5.1 模具制造基本要求</p><p>　　在工業(yè)產(chǎn)品中的生產(chǎn)中，保證零件質(zhì)量、提高零件生產(chǎn)效率，降低零件生產(chǎn)成本的最直接方法就是采用模具。為了得到最經(jīng)濟(jì)最合理的模具，除了采用合理的模具結(jié)構(gòu)，認(rèn)真

73、進(jìn)行模具計算之外，也要運用先進(jìn)的模具制造技術(shù)。在制造模具時，應(yīng)滿足如下幾個基本的模具制造要求：（1）模具的精度和剛度要高。（2）使用壽命要長。（3）制造周期要盡量短。（4）標(biāo)準(zhǔn)化程度要高。（5）模具成本要盡量低。（6）工藝水平要高。</p><p>　　總之各種要求要相互制約、相互影響。不能一味追求使用壽命和模具成本，否則必然導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的下降。當(dāng)然，在各方條件許可情況下，適當(dāng)延長使用壽命降低模具成本還是符合生產(chǎn)

74、實際的。</p><p>　　5.2 模具制造特點</p><p>　　嚴(yán)格來說，模具制造與機(jī)械制造密不可分，但是，一個機(jī)械制造能力較強的企業(yè)，模具制造不一定就強，模具制造難度較大，因為它存在許多特殊性;</p><p>　　（1）單件小批量生產(chǎn)</p><p><b>　?。?）形狀復(fù)雜</b></p>

75、<p>　?。?）制造精度質(zhì)量要求高</p><p><b>　　（4）材料硬度高</b></p><p>　?。?）生產(chǎn)周期長，所以成本比較高</p><p>　?。?）安裝模具之后都需要技術(shù)人員進(jìn)行試模、調(diào)整和維修。</p><p>　　5.3 模具的傳統(tǒng)制造工藝</p><p>

76、　　傳統(tǒng)的模具制造工藝主要有機(jī)械加工、特種機(jī)工、塑性加工、鑄造、焊接。</p><p>　　（1）機(jī)械加工 即傳統(tǒng)的切削和磨削加工。包括車削加工、銑削加工、刨削加工、磨削加工等。車床是進(jìn)行車削加工的機(jī)器，車床有很多種類，臥式車床應(yīng)用最普遍。在模具制造中臥式車床主要加工凸凹模、導(dǎo)柱導(dǎo)套、頂桿、型芯之類。內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面之類的經(jīng)常采用車削加工。立式銑床和萬能工具銑床的立銑加工是模具零件的銑削加工中應(yīng)用最廣泛的。主要加工的

77、是模具的型腔和型面。刨削主要用于模具零件外形表面的加工。牛頭刨床主要加工平面和斜面。磨削加工是大部分模具零件必須經(jīng)過的一道工序，經(jīng)過磨削加工，模具才能達(dá)到生產(chǎn)要求的尺寸和表面精度要求。</p><p>　　（2）特種機(jī)工 即電加工。包括電火花線切割等。</p><p>　?。?）塑型加工 就是將淬火后的模具用力壓入沒有進(jìn)行過硬化處理的模坯，被壓過的模坯與淬火后的模具形狀完全一樣，從而得到所

78、需要的模具。</p><p>　　（4）鑄造 如果模具對精度和使用壽命要求不高，可以考慮鑄造快速成型模具，例如加工汽車外殼這一類大件的不規(guī)則模具，一般都采用鑄造成型。</p><p>　?。?）焊接 即把模具分塊制造好，然后用焊接把這些分塊連接成一個完整大塊模具。顯而易見，這種方法的精度和表面質(zhì)量不高。</p><p>　　5.4 模具的現(xiàn)代制造工藝</p&g

79、t;<p>　　其中包括數(shù)字控制機(jī)床和快速制造成型設(shè)備</p><p>　　（1）數(shù)字控制機(jī)床 它的基本工作原理大致是數(shù)控機(jī)床程序員先根據(jù)所加工零件形狀編寫程序代碼，將編寫好的程序代碼輸入數(shù)控機(jī)床的操作系統(tǒng)內(nèi)，先模擬加工一次用來檢查程序是否正確、零件是否可以加工成型。如果模擬失敗就繼續(xù)改進(jìn)繼續(xù)模擬檢驗，如果模擬成功就開始啟動加工零件。 它適用于單件小批量零件生產(chǎn)，模具就是這一類零件。</p&g

80、t;<p>　　（2）快速制造成型設(shè)備 最為熟悉的3D打印快速制造技術(shù)就是其中典型的一類。它以模具CAD、CAM技術(shù)為支撐軟件。通過運用此軟件將所需加工的零件圖繪制出來，輸入3D快速成型設(shè)備中，成型設(shè)備利用不斷熔融的塑料或者金屬等材料堆砌成型模具零件。</p><p>　　5.6 現(xiàn)代與傳統(tǒng)模具制造工藝的比較</p><p>　　近年來，先進(jìn)模具制造工藝不斷更新變化，但是一般

81、的機(jī)械加工依然是不可替代的模具加工基本手段。機(jī)械加工的突出特點是加工的精度很高，生產(chǎn)效率也不低。用同一臺機(jī)床和道具，經(jīng)過工人師傅的巧手可以制造出各種各樣形狀復(fù)雜的零件，但是數(shù)控機(jī)床和快速制造成型設(shè)備卻做不到這一點，數(shù)控機(jī)床一個程序?qū)?yīng)一種零件，加工另外一種零件時需要程序員重新編寫程序。快速制造成型設(shè)備一張三維圖對應(yīng)一種零件。需要加工其他零件時，需要重新畫一份三維圖。</p><p>　　但是，機(jī)械加工的加工速度很

82、慢，如果加工零件太硬也無法加工。材料的利用率也不高。操作工人尤其是操作熟練的操作工人也稀缺。不過，盡管如此，機(jī)械加工依然必不可少。工件的加工通常粗車、半精車、和精車等工序而達(dá)到要求。根據(jù)零件精度要求，車削作為外旋轉(zhuǎn)表面的中間加工工序。電加工的工件情況與工件的硬度無關(guān)，加工過程不需要施加明顯的機(jī)械力，放電即可。容易實現(xiàn)自動化的加工過程。鑄造用的鑄鐵?？梢院苋菀椎闹圃斐鰪?fù)雜形狀的模具，尺寸也不受限制，成本低，不過不耐磨，精度也不高。焊接也不

83、受模具零件尺寸的限制。但是耐沖擊性能差。</p><p>　　與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床自動化程度高、生產(chǎn)效率高。尤其是在生產(chǎn)形狀復(fù)雜的模具時，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)速度。而且數(shù)控機(jī)床加工出的模具質(zhì)量穩(wěn)定，傳統(tǒng)機(jī)床都是由工人師傅操作制造模具，每位工人師傅技藝嫻熟程度都不同，生產(chǎn)出的模具零件質(zhì)量并不是高度一致的。數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性強。當(dāng)加工模具時，只需換上相應(yīng)的程序就可以加工，方便快捷。但是普通機(jī)床就會

84、有一些限制。某些類型模具就無法在同一輛機(jī)床上制造出來?？焖俪尚椭圃焐a(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)品不會增加成本，設(shè)計空間沒有限制，材料可以隨意組合，可以精確的進(jìn)行實體復(fù)制。</p><p><b>　　6 結(jié) 論</b></p><p>　　1、本次設(shè)計采用的是落料—沖孔復(fù)合沖壓工序，采用倒裝復(fù)合模這個方案。因為此方案與其它方案相比有較大的優(yōu)勢。比如生產(chǎn)效率計較高，只要一套模具等等，所以

85、方案最適合本畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　2、3D打印快速制造技術(shù)生產(chǎn)模具有許多優(yōu)點，比如成型速度快、能成型形狀復(fù)雜的零件、原材料利用率高、制件的翹曲變形小。</p><p>　　本次實驗所用材料為ABS塑料絲。此塑料目前應(yīng)用最廣，產(chǎn)量特別大。具有優(yōu)良的力學(xué)性能。ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。A代表丙烯腈、B代表丁二烯、S代表苯乙烯。由于ABS塑料的三元共聚物條件，使它

86、具有良好的性能。例如化學(xué)性能穩(wěn)定，耐油、剛度和硬度也高。介電性能良好。</p><p>　　3、本實驗采用的工藝參數(shù)為：層厚為0.15mm ，送絲時移動速度為50mm/s，空閑時移動速度為60mm/s，打印溫度為180，外殼層數(shù)為1，填充率為3%，細(xì)絲直徑為1.82mm。在這些參數(shù)下打印的零件層片間結(jié)合強度高，打印周期短，不容易變形。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

87、/b></p><p>　　[1]王廣春 趙國群.北京.《快速成型與快速模具制造技術(shù)及其應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.1 ：1</p><p>　　[2]郭戈 顏旭濤 唐果林.北京.《快速成形技術(shù)》. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1.1 ：1-3</p><p>　　[3]王運贛. 《快速成形技術(shù)》.華中科技大學(xué)出版社.1999.9.1：261-264<

88、;/p><p>　　[4]莫健華.北京 《快速成形及快速制模》.電子工業(yè)出版社，2006.7.1：1-2 </p><p>　　[5]丁松聚 .北京 《冷沖模設(shè)計》.機(jī)械工業(yè)出版社.2001.10：1-4</p><p>　　[6]黃毅宏 李明輝.《模具制造工藝》.機(jī)械工業(yè)出版社.1999.6：1-3</p><p>　　[7]郝斌海主編.北

89、京 《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》.化工工業(yè)出版社</p><p>　　[8]宋滿倉主編.北京 《沖壓模具設(shè)計》.電子工業(yè)出版社，2010.1.</p><p>　　[9]司徒忠，李璨主編.武漢 《機(jī)械工業(yè)專業(yè)英語》.武漢理工大學(xué)出版社，2013.1</p><p>　　[10］劉美華，張秀娟主編.武漢.《互換性與測量技術(shù)》.華中科技大學(xué)出版社，2013.2</p&

90、gt;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次課題研究是在梁老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)到了許多知識，比如說模具整體的設(shè)計過程，3D打印機(jī)的學(xué)習(xí)與操作使用。其中還包括許多課本上學(xué)不到的知識。當(dāng)然，在設(shè)計過程中出現(xiàn)的一些難題，都通過我們?nèi)シ喯嚓P(guān)的書籍和經(jīng)過的老師悉心指教和幫助最終才得

91、以解決。通過本次畢業(yè)設(shè)計，也使得我們這組成員更加齊心協(xié)力的克服困難，自始至終，都抱著一顆堅定的信念。</p><p>　　在此，感謝我們的指導(dǎo)老師——梁老師在百忙之中給予我們作品的悉心指點與幫助。感謝她為我們指點迷律、出謀劃策。同時，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計中給予我的幫助！</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。&l