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电弧喷涂制模过程中陶瓷母模及整体模具设计

作　者: 石亚军
导　师: 李德元
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 模具制造快速原型快速制模 Al2O3 陶瓷
分类号: TG76
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

如今模具市场的竞争日益激烈,工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展,产品的更新换代越来越快,对模具的需求量也越来越大。电弧喷涂制造钢基模具的工艺设计贯穿于课题的始终,为模具设计和制造提供新的依据。传统冲压件模具存在周期长、信息共享程度低、依靠经验设计、难以优化和生产成本高等问题。本文在探索电弧喷涂与快速原形技术结合设计/制造钢基模具理论和实现方法的基础上,重点研究了中间模—陶瓷母模翻制的关键技术。评述了国内外快速制模工艺设计的现状及其发展趋势。分析了制模工艺所涉及的一些技术问题,并制定了相应的解决对策。通过计算机辅助设计CAD及CAM绘制模具三维模型,设计凸凹模尺寸,再根据具体数模制作RP纸型,及硅橡胶模的翻制,最后在陶瓷型模上进行电弧喷涂钢形成钢基型腔。本文通过用不同粒度的Al₂O₃粉末制作模块进行对比实验,筛选出粒度为47μm的Al₂O₃粉末作为陶瓷型的制作原材料。通过模块浸硅溶胶与否和对陶瓷型块在不同温度下烧结所进行强度和收缩性实验,从而优化了陶瓷型制作的原料配方和烧结工艺。通过冷冻实验,分析了硅溶胶对陶瓷型表面质量的影响,解决了陶瓷型表面缺陷的问题。通过喷涂脱离试验确定了表面添加Al₂O₃粉末与SiO₂粉末的最佳比例。选用4Cr13、80号钢等材料作为模具的型腔材料在强度、硬度和耐磨性等方面都能满足模具工作条件的需要。当喷涂表面温度控制在260摄氏度左右时应力最小、收缩变形最小。根据以上实验成功喷出了凸模,在此基础上制做了凸模压边圈、凹模、模板、固件装置、推件装置等。进行压力计算确定压力中心、选择模架、压力机。本课题的的应用证明了电弧喷涂与快速原形技术相结合的方法制造钢基模具的合理性,说明该工艺是实现快速、低成本制造钢基模具的可行方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-29
  1.1 快速制模技术  9-17
    1.1.1 快速制模技术得发展现状  9-11
    1.1.2 快速原型制造的意义  11-12
    1.1.3 快速制模技术方法  12-16
    1.1.4 快速制模的展望  16-17
  1.2 快速原型技术  17-29
    1.2.1 快速原型技术的发展现状  17-18
    1.2.2 快速原型技术的原理及加工特点  18-20
    1.2.3 基于电弧喷涂的快速原形技术制模流  20-21
    1.2.4 快速原型技术的分类  21-25
    1.2.5 快速原型技术对传统产品设计的影响  25
    1.2.6 快速原型技术的应用  25-27
    1.2.7 快速原型技术的研究概况及发展趋势  27-29
第二章 RP原型设计及制作  29-39
  2.1 RP纸型设计及制作  29-34
    2.1.1 UG软件的简介  29-30
    2.1.2 UG软件的主要功能  30-31
    2.1.3 RP纸型设计  31-34
  2.2 纸模的制作  34
    2.2.1 纸张叠层制造法  34
  2.3 分层实体制造技术  34-35
  2.4 纸模的表面处理  35-36
  2.5 硅橡胶模具的制作  36-39
    2.5.1 常用的硅橡胶材料  36
    2.5.2 硅橡胶模的翻制  36-38
    2.5.3 实施过程中的几点注意事项  38-39
第三章陶瓷型的选材及制作工艺  39-48
  3.1 Al_2O_3的选材与烧结  39-43
  3.2 陶瓷型脱离实验  43-46
  3.3 陶瓷型的制作工艺  46-48
第四章电弧喷涂制造模具工艺过程  48-54
  4.1 电弧喷涂技术原理和特点  48
  4.2 电弧喷涂过程的温度控制和应力试验  48-49
  4.3 喷涂工艺  49-51
    4.3.1 喷涂工艺参数  49-51
  4.4 喷涂实验  51-52
    4.4.1 电弧喷涂材料  51
    4.4.2 电弧喷涂制做钢基模具的过程  51-52
  4.5 背衬的填充加固  52-54
    4.5.1 背衬的填充  52-53
    4.5.2 模具的加固及凸模基体的连接  53-54
第五章模具总体设计  54-63
  5.1 模具设计的工艺过程  54-55
  5.2 汽车覆盖件的加工方法  55-56
  5.3 拉延模型面设计  56-57
  5.4 凸(凹)模的设计  57
  5.5 压边装置的设计制作凸模(动)压边圈的设计制作  57-59
    5.5.1 凸模(动)压边圈的设计  57-59
    5.5.2 基于凸模和动压边圈，凹模的制作  59
  5.6 模架的选择  59-61
  5.7 模柄的选择  61
  5.8 垫板的选择  61
  5.9 联接紧固件的选择  61
  5.10 冲压设备的选用  61-63
第六章结论  63-64
参考文献  64-66
在学研究成果  66-67
致谢  67

电弧喷涂制模过程中陶瓷母模及整体模具设计

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