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1、塑料成型工艺与模具塑料成型工艺与模具20100403第第4部分模具制造部分模具制造机床机床Machine toolsMachine tools立式铣床立式铣床 Vertical milling machine Vertical milling machine卧式铣床卧式铣床 Horizontal milling machine Horizontal milling machine成型零件成型零件 Moulding componentsMoulding components数控加工数控加工 NC machiningNC machining电火花加工电火花加工 ElectricElectric-
2、-Discharge Machining ( EDM )Discharge Machining ( EDM )型面型面精精整与抛光整与抛光 Mould Surface Finishing and PolishingMould Surface Finishing and Polishing1 1型面精整型面精整 Mould surface finishingMould surface finishing 大多数模具型腔由于粗糙度高和形状不精确等原因，大多数模具型腔由于粗糙度高和形状不精确等原因，在抛光前都需要经过整形过程。在抛光前都需要经过整形过程。 金刚石锉刀和纤维油石是两种性能很好的整形用工
3、具。金刚石锉刀和纤维油石是两种性能很好的整形用工具。由于它们具有在整形时不用放水或煤油等液体、加工时视由于它们具有在整形时不用放水或煤油等液体、加工时视线好、整形后不需要特别的防锈处理。线好、整形后不需要特别的防锈处理。v 在细筋窄缝和型腔的侧面整形用金刚石锉刀效果好。在细筋窄缝和型腔的侧面整形用金刚石锉刀效果好。 v 型腔的底部平面和棱角线条用纤维油石整形效果好。型腔的底部平面和棱角线条用纤维油石整形效果好。2 2抛光抛光 Polishing Polishing 经过火花强度放电的工件可以直接用竹片工具头和经过火花强度放电的工件可以直接用竹片工具头和 W28W28的研磨膏开始研磨，然后依此进
4、行研磨膏的研磨膏开始研磨，然后依此进行研磨膏W14W14、W7 W7 的研磨，的研磨，最后用木片工具头和最后用木片工具头和 W7W7、W3.5W3.5研磨膏两次研磨即可达到镜研磨膏两次研磨即可达到镜面（面（Ra0.012Ra0.012）。）。 使用金刚石锉刀和纤维油石整形后的工件：使用金刚石锉刀和纤维油石整形后的工件： 1) 1) 可先用铜条加研磨膏研磨，如表面较粗就用可先用铜条加研磨膏研磨，如表面较粗就用W40 W40 的的研磨膏开始研磨，然后用研磨膏开始研磨，然后用W14 W14 的研磨膏再研磨一次。的研磨膏再研磨一次。 如不是很粗糙就可以先用如不是很粗糙就可以先用 W28 W28 的研磨
5、膏开始研磨，再的研磨膏开始研磨，再用用W14 W14 的研磨膏研磨一次或直接用的研磨膏研磨一次或直接用W14 W14 的研磨膏研磨。的研磨膏研磨。 2) 2) 然后用竹片工具头加然后用竹片工具头加W28W28、W14W14、W7W7的研磨膏进行三的研磨膏进行三次抛光，就可以达到次抛光，就可以达到Ra0.06Ra0.06左右的粗糙度，左右的粗糙度， 3) 3) 如不够光洁，可再用木片工具头加如不够光洁，可再用木片工具头加W7W7、W3.5W3.5的研磨的研磨膏作两次抛光即可达到膏作两次抛光即可达到Ra0.012Ra0.012。 注意事项：注意事项：v 一般可选用一般可选用W40W40、W28W2
6、8、W14W14、W7W7、W3.5 W3.5 这五级这五级研磨膏，即可满足要求。研磨时加少量水使研磨研磨膏，即可满足要求。研磨时加少量水使研磨膏成浆糊状，效果更好。膏成浆糊状，效果更好。v 更换研磨膏前要仔细检查，确保工件各部位都更换研磨膏前要仔细检查，确保工件各部位都研磨至与本次研磨膏相对应的粗糙度，才可更换研磨至与本次研磨膏相对应的粗糙度，才可更换更细一级的研磨膏更细一级的研磨膏 。v 更换研磨膏时，必须将工件清洗干净不能有原更换研磨膏时，必须将工件清洗干净不能有原先的研磨膏残留，铜条和竹片必须锉削干净，木先的研磨膏残留，铜条和竹片必须锉削干净，木片必须是每级研磨膏专用，或者是每次换研磨
7、膏片必须是每级研磨膏专用，或者是每次换研磨膏时换新的木片。否则会达不到预期的光洁度要求时换新的木片。否则会达不到预期的光洁度要求和降低抛光速度甚至返工重做。和降低抛光速度甚至返工重做。电铸电铸ElectroformingElectroforminga)a)钢模型钢模型 steel model; b)steel model; b)镍层镍层 nickel layer; nickel layer; c)c)铜替补层铜替补层 supplementary copper layersupplementary copper layerd)d)待组装型腔待组装型腔 cavity to be assembled
8、; e)cavity to be assembled; e)塑件塑件 plastic partplastic part快速制模快速制模Rapid ToolingRapid Toolingv 快速成形与快速制模原理快速成形与快速制模原理v J10-SLS J10-SLS 覆膜砂覆膜砂/ /石膏粉末快速成形机石膏粉末快速成形机( (三坐标运动式三坐标运动式) )v J10-SLS J10-SLS 覆膜砂覆膜砂/ /石膏粉末快速成形机石膏粉末快速成形机( (激光振镜式激光振镜式) )v J10-SLS/SRW J10-SLS/SRW 金属粉末快速成形机金属粉末快速成形机 ( (激光激光/ /阻焊混成
9、式阻焊混成式) )v J10-DLOM J10-DLOM 金属叠层制造快速成形机金属叠层制造快速成形机 ( (激光激光/ /阻焊混成式阻焊混成式) )v J10-3DP J10-3DP 三维打印粉末快速成形机三维打印粉末快速成形机 ( (紫外光紫外光UVUV胶固化胶固化) )v J10-SLA J10-SLA 紫外光固化快速成形机紫外光固化快速成形机 ( (激光振镜式激光振镜式) )v 激光快速成形软件系统整体布局激光快速成形软件系统整体布局快速成形与快速制模原理快速成形与快速制模原理 快速成形技术是快速成形技术是2020世纪世纪8080年代末开始商品化的一年代末开始商品化的一种进行制造技术，
10、它有不同的英文名称：种进行制造技术，它有不同的英文名称： Rapid Prototyping (Rapid Prototyping (快速原型制造、快速成形快速原型制造、快速成形) ) Freeform Manufacturing (Freeform Manufacturing (自由形式制造自由形式制造) ) Additive Fabrication (Additive Fabrication (添加成形添加成形) ) 通常简称为通常简称为RPRP，而将快速成形用于模具制造简称为，而将快速成形用于模具制造简称为RT (Rapid ToolingRT (Rapid Tooling，快速制模，快
11、速制模) )。不同于传统去除加工。不同于传统去除加工工艺的工艺的RP/RTRP/RT集中体现了集中体现了CADCAD、CAMCAM、CNCCNC、激光、新材料、激光、新材料和精密伺服驱动等学科的思想与方法。和精密伺服驱动等学科的思想与方法。快速成形全过程快速成形全过程1.1.前处理：建立前处理：建立3D3D数据模型文件、数据模型文件、3D3D模型文件的近似处理和切片模型文件的近似处理和切片; ;2.2.自由成形：它是快速成形工艺的核心，包括工件截面层的制作与叠加；自由成形：它是快速成形工艺的核心，包括工件截面层的制作与叠加；3.3.后处理：包括支撑结构与工件的分离、后固化、修补、打磨和表面处理
12、等。后处理：包括支撑结构与工件的分离、后固化、修补、打磨和表面处理等。数据切片算法数据切片算法 切片算法分为切片算法分为基于基于STLSTL模型的切片模型的切片和和CADCAD模型直接切片模型直接切片。 用切片软件沿成形的高度方向，每隔一定的间隔用切片软件沿成形的高度方向，每隔一定的间隔( (切片层高切片层高) )进行进行切片处理，以便提取截面轮廓。间隔大小根据被成形件精度和生产率切片处理，以便提取截面轮廓。间隔大小根据被成形件精度和生产率的要求选定。间隔越小，精度越高，但成形时间越长。间隔范围为的要求选定。间隔越小，精度越高，但成形时间越长。间隔范围为0.050.050.5mm0.5mm。基
13、于基于STLSTL模型的切片算法模型的切片算法v 沿沿Z Z方向、自下而上，每隔一定厚度，逐一用法线方向与方向、自下而上，每隔一定厚度，逐一用法线方向与Z Z轴相轴相同的平面与同的平面与STLSTL数据模型进行截切，并且求取交点。最后获得含数据模型进行截切，并且求取交点。最后获得含内、外环的封闭轮廓线。内、外环的封闭轮廓线。v 每隔一定宽度，逐一用法线方向与每隔一定宽度，逐一用法线方向与X X轴轴( (或或Y Y轴轴) )相同的平面与上相同的平面与上述封闭轮廓线进行截切。最后获得点集。述封闭轮廓线进行截切。最后获得点集。激光烧结过程仿真激光烧结过程仿真 STLSTL数据切片结果数据切片结果25
14、25Section 1 30Section 1 30-17.27 0.96 -4.61 -17.27 0.96 -4.61 -17.27 4.68 -4.61 -17.27 4.68 -4.61 -17.07 4.68 -4.61 -17.07 4.68 -4.61 -17.07 0.96 -4.61 -17.07 0.96 -4.61 -16.87 0.96 -4.61 -16.87 0.96 -4.61 -16.87 4.68 -4.61 -16.87 4.68 -4.61 -16.67 4.68 -4.61 -16.67 4.68 -4.61 -16.67 0.96 -4.61 -16.
15、67 0.96 -4.61 -16.47 0.96 -4.61 -16.47 0.96 -4.61 -16.47 4.68 -4.61 -16.47 4.68 -4.61 -16.27 4.68 -4.61 -16.27 4.68 -4.61 -16.27 0.96 -4.61 -16.27 0.96 -4.61 -16.07 0.96 -4.61 -16.07 0.96 -4.61 -16.07 4.68 -4.61 -16.07 4.68 -4.61 -15.87 4.68 -4.61 -15.87 4.68 -4.61 -15.87 0.96 -4.61 -15.87 0.96 -4.6
16、1 20.53 0.96 -4.61 20.53 0.96 -4.61 20.53 4.68 -4.61 20.53 4.68 -4.61 20.73 4.68 -4.61 20.73 4.68 -4.61 20.73 0.96 -4.61 20.73 0.96 -4.61 20.93 0.96 -4.61 20.93 0.96 -4.61 20.93 4.68 -4.61 20.93 4.68 -4.61 21.13 4.68 -4.61 21.13 4.68 -4.61 21.13 0.96 -4.61 21.13 0.96 -4.61 21.33 0.96 -4.61 21.33 0.9
17、6 -4.61 21.33 4.68 -4.61 21.33 4.68 -4.61 21.53 4.68 -4.61 21.53 4.68 -4.61 21.53 0.96 -4.61 21.53 0.96 -4.61 21.73 0.96 -4.61 21.73 0.96 -4.61 21.73 4.68 -4.61 21.73 4.68 -4.61 Section 2 36Section 2 36-17.47 4.68 -4.21-17.47 4.68 -4.21. . RTRT数据切片结果与成形仿真数据切片结果与成形仿真深圳大学深圳大学J10-SLSJ10-SLS覆膜砂覆膜砂/ /石膏粉
18、末快速成形机石膏粉末快速成形机( (三坐标运动式三坐标运动式) )激光烧结过程控制激光烧结过程控制深圳大学深圳大学J10-SLSJ10-SLS覆膜砂快速成形机覆膜砂快速成形机( (激光振镜式激光振镜式) ) 基于覆膜砂激光烧结基于覆膜砂激光烧结(SLS)(SLS)的的RTRT工艺工艺深圳大学深圳大学J10-SLS/SRWJ10-SLS/SRW金属粉末快速成形机金属粉末快速成形机( (激光激光/ /阻焊混成式阻焊混成式) )边界区域采用边界区域采用SLSSLS内部洞穴内部洞穴中间区域采用中间区域采用SRWSRWSLS/SRWSLS/SRW混成式成形混成式成形深圳大学深圳大学J10-DLOMJ10
19、-DLOM金属叠层制造快速成形机金属叠层制造快速成形机( (激光激光/ /阻焊混成式阻焊混成式) )深圳大学深圳大学J10-3DPJ10-3DP三维打印粉末快速成形机三维打印粉末快速成形机( (紫外光紫外光UVUV胶固化胶固化) )深圳大学深圳大学J10-SLAJ10-SLA紫外光固化快速成形机紫外光固化快速成形机( (激光振镜式激光振镜式) ) 模型数据系统模型数据系统 ：SZU-RP-CADSZU-RP-CAD激光快速成形软件系统激光快速成形软件系统整体布局整体布局 螺杆挤出堆积螺杆挤出堆积 ：SZU-RP-CAM-SCRSZU-RP-CAM-SCR 选择性激光烧结选择性激光烧结 ：SZU-RP-CAM-SLSSZU-RP-CAM-SLS 选择性阻焊选择性阻焊 ：SZU-RP-CAM-SRWSZU-RP-CAM-SRW成形控制系统成形控制系统 激光烧结激光烧结/ /阻焊混成式阻焊混成式 ：SZU-RP-CAM-SLS/SRWSZU-RP-CAM-SLS/SRW 紫外光固化紫外光固化 ：SZU-RP-CAM-SLASZU-RP-CAM-SLA 三维打印三维打印 ：SZU-RP-CAM-3DPSZU-RP-CAM-3DP 金属叠层制造金属叠层制造 ：SZU-RP-CAM-DLOMSZU-RP-CAM-DLOM