第 4 部分 模具制造 Part 4 Mould Manufacturing

机床 Machine Tools普通机加工 Machining数控加工 NC machining电火花加工 Electric-Discharge Machining (EDM)

整修与抛光 Mould Surface Finishing & Polishing

电铸 Electroforming快速制模 Rapid Tooling

机床Machine tools

• 立式铣床 Vertical milling machine

• 卧式铣床 Horizontal milling machine

• 车床 Lathe

• 磨床 Grinding machine• 钻床Drilling machine

• 数控加工中心 CNC

• 数控车床 NC lache

• 数控磨床 NC grinding machine

• 电火花机 EDM machine

• 线切割机 Wire cut machine

刀具Cutter

• 钻头。直、锥柄麻花钻，扩孔钻，长麻花钻，套式扩孔钻，镶硬质合金麻花钻等。

• 铰孔刀具。合金钢手用铰刀，手用长刃 1 ： 50锥度销子铰刀，直、锥柄机用铰刀，机用铰刀，镶硬质合金机用铰刀，螺旋铰刀等。

• 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。

普通机加工Machining

• 模板开框• 模芯铣六面• 模芯钻孔

• 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

电火花加工 Electric-Discharge Machining ( EDM )

型面精整与抛光 Mould Surface Finishing and

Polishing

1 ．型面精整 Mould surface finishing 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。 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、加工时视线好、整形后不需要特别的防锈处理。 在细筋窄缝和型腔的侧面整形用金刚石锉刀效果好。 型腔的底部平面和棱角线条用纤维油石整形效果好。

2 ．抛光 Polishing 经过火花强度放电的工件可以直接用竹片工具头和 W28的研磨膏开始研磨，然后依此进行研磨膏 W14、 W7 的研磨，最后用木片工具头和 W7、 W3.5研磨膏两次研磨即可达到镜面（ Ra0.012）。 使用金刚石锉刀和纤维油石整形后的工件： 1) 可先用铜条加研磨膏研磨，如表面较粗就用 W40 的研磨膏开始研磨，然后用 W14 的研磨膏再研磨一次。 如不是很粗糙就可以先用 W28 的研磨膏开始研磨，再用 W14 的研磨膏研磨一次或直接用 W14 的研磨膏研磨。 2) 然后用竹片工具头加 W28、 W14、 W7的研磨膏进行三次抛光，就可以达到 Ra0.06左右的粗糙度， 3) 如不够光洁，可再用木片工具头加 W7、 W3.5的研磨膏作两次抛光即可达到 Ra0.012。

注意事项： 一般可选用W40、 W28、 W14、 W7、 W3.5 这五级研磨膏，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。 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，才可更换更细一级的研磨膏 。 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和降低抛光速度甚至返工重做。

电铸Electroforming

a)钢模型 steel model; b)镍层 nickel layer;

c)铜替补层 supplementary copper layer

d)待组装型腔 cavity to be assembled; e)塑件 plastic part

快速制模Rapid Tooling

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

快速成形与快速制模原理

快速成形技术是 20世纪 80年代末开始商品化的一种进行制造技术，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集中体现了CAD、 CAM、 CNC、激光、新材料和精密伺服驱动等学科的思想与方法。

快速成形全过程

1.前处理：建立 3D数据模型文件、 3D模型文件的近似处理和切片 ;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；3.后处理：包括支撑结构与工件的分离、后固化、修补、打磨和表面处理等。

数据切片算法

切片算法分为基于 STL模型的切片和 CAD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 ( 切片层高 )

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 0.05 ～ 0.5mm。

基于 STL模型的切片算法

沿 Z 方向、自下而上，每隔一定厚度，逐一用法线方向与 Z 轴相同的平面与 STL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。

每隔一定宽度，逐一用法线方向与 X 轴 ( 或 Y 轴 ) 相同的平面与上述封闭轮廓线进行截切。最后获得点集。

激光烧结过程仿真

STL数据切片结果25Section 1 30-17.27 0.96 -4.61 -17.27 4.68 -4.61 -17.07 4.68 -4.61 -17.07 0.96 -4.61 -16.87 0.96 -4.61 -16.87 4.68 -4.61 -16.67 4.68 -4.61 -16.67 0.96 -4.61 -16.47 0.96 -4.61 -16.47 4.68 -4.61 -16.27 4.68 -4.61 -16.27 0.96 -4.61 -16.07 0.96 -4.61 -16.07 4.68 -4.61 -15.87 4.68 -4.61 -15.87 0.96 -4.61 20.53 0.96 -4.61 20.53 4.68 -4.61 20.73 4.68 -4.61 20.73 0.96 -4.61 20.93 0.96 -4.61 20.93 4.68 -4.61 21.13 4.68 -4.61 21.13 0.96 -4.61 21.33 0.96 -4.61 21.33 4.68 -4.61 21.53 4.68 -4.61 21.53 0.96 -4.61 21.73 0.96 -4.61 21.73 4.68 -4.61 Section 2 36-17.47 4.68 -4.21......

RT数据切片结果与成形仿真

深圳大学 J10-SLS覆膜砂 / 石膏粉末快速成形机( 三坐标运动式 )

激光烧结过程控制

深圳大学 J10-SLS覆膜砂快速成形机( 激光振镜式 )

基于覆膜砂激光烧结 (SLS)的 RT工艺

深圳大学 J10-SLS/SRW金属粉末快速成形机( 激光 / 阻焊混成式 )

边界区域采用 SLS

内部洞穴中 间 区 域 采 用SRW

SLS/SRW混成式成形

深圳大学 J10-DLOM金属叠层制造快速成形机( 激光 / 阻焊混成式 )

深圳大学 J10-3DP三维打印粉末快速成形机( 紫外光 UV胶固化 )

深圳大学 J10-SLA紫外光固化快速成形机( 激光振镜式 )

模型数据系统 ： SZU-RP-CAD

激光快速成形软件系统整体布局

螺杆挤出堆积 ： SZU-RP-CAM-SCR 选择性激光烧结 ： SZU-RP-CAM-SLS 选择性阻焊 ： SZU-RP-CAM-SRW成形控制系统 激光烧结 / 阻焊混成式 ： SZU-RP-CAM-SLS/SRW 紫外光固化 ： SZU-RP-CAM-SLA 三维打印 ： SZU-RP-CAM-3DP 金属叠层制造 ： SZU-RP-CAM-DLOM