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《快速成型制造方法與應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、快速成型制造方法與應(yīng)用羹屆圜快速成型制造方法與應(yīng)用摘要:用傳統(tǒng)的方法制作樣品，需采用多種機(jī)械加工機(jī)床，以及相應(yīng)的工具和模具，既費(fèi)時(shí),乂費(fèi)事，成本叉高，遠(yuǎn)不能適應(yīng)市場(chǎng)變化需求.為了克服這一問(wèn)題，近年來(lái)出現(xiàn)了快速原型和制造(RP&M)技術(shù)以及快速成形系統(tǒng).本文主要就快速原型和制造(RP&M)技術(shù)原理及其應(yīng)用展開(kāi)論述.關(guān)鍵詞:快速原型;快速成形系統(tǒng);成形學(xué);三維模型進(jìn)入20世紀(jì)八十年代后期，由于生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展，以產(chǎn)品的個(gè)別需求和短暫的生命周期為特征的現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境迫切需要產(chǎn)品快速小批量生產(chǎn),那種
2、成批大規(guī)模傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已無(wú)法滿足這種產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)的要求.與此同時(shí)，口趨激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，要求設(shè)計(jì)者不但能根據(jù)市場(chǎng)需求很快設(shè)計(jì)岀新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)制造產(chǎn)品的樣品,進(jìn)行必要的性能測(cè)試，征求用戶的意見(jiàn)并進(jìn)行必要的修改，最后形成能投放市場(chǎng)的定型產(chǎn)品?用傳統(tǒng)的方法制作樣品，需采用多種機(jī)械加工機(jī)床，以及相應(yīng)的工具和模具，既費(fèi)時(shí)，又費(fèi)事，成本又高,遠(yuǎn)不能適應(yīng)市場(chǎng)變化需求.近年來(lái)岀現(xiàn)了快速原型和制造（RP&M）技術(shù)以及快速成形系統(tǒng),完全克服了上述問(wèn)題，很快成為當(dāng)今世界上飛速發(fā)展的制造技術(shù)之一.從歷史
3、上看，很早以前就有”增長(zhǎng)”制造原理，早在1892年，美國(guó)學(xué)者曾建議用分層制造法構(gòu)成地形圖?這種方法的原理是:將地形圖的輪廓線壓印在一系列的蠟片上，然后按輪廓線切割蠟片，并將其粘結(jié)在一起，熨平表面，從而得到三維地形S.1902年,CarloBaeae在他的美國(guó)專利（#774549）屮，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，這是現(xiàn)代第一種快速成形技術(shù)一一”立體平板卬刷術(shù)"（StereoLithography）的初始設(shè)想?1940年,Perera提出了在碩紙板上切割輪廓線，然后將這些紙板粘結(jié)成三維地形圖的方法.50
4、年代之后,岀現(xiàn)了幾百個(gè)有關(guān)快速成形技術(shù)的專利.其中,Zang（1964年）,RichardMMeyer（1970年）和Gaskin（1973年）等提出了用一系列輪廓片形成三維地形模型的新方法,如下圖所示.三維地形模型的制作PaulDimatteo在他1976年的美國(guó)專利中，進(jìn)一步指岀，先用輪廓跟蹤器將三維物體轉(zhuǎn)化成二維輪廓薄片,然后用激光器切割這些薄片，再用螺釘?shù)葘⒁幌盗斜∑B接成三維物體，這種設(shè)想與現(xiàn)在的”物文0崔永波（營(yíng)口職業(yè)技術(shù)學(xué)院）體分層制造”原理極為相似.1.成形注基本概念1.1成形(Formin
5、g):將物質(zhì)有序地組織成具有確定外形和一定功能的三維實(shí)體.成形包括三個(gè)基本要素，即：(1)物質(zhì)的提取;(2)序的建立;⑶完成具有確定的形狀與功能的三維實(shí)體.1.2成形學(xué)(ShapingScience):是從方法論的高度，系統(tǒng)地研究成形三要素以及它們之間的相互作用的科學(xué)?它在制造中的地位如下圖所示：「成形理論，成形方式}方法論層一一成形學(xué)技術(shù)集成，發(fā)展預(yù)欽4等，車僦，刨，磨等}工藝層一州成形工藝{鑄，壓，焊等IRP&]I【工藝，特種工藝，各種機(jī)床，各種模具，刀具}設(shè)備層一一成形工具{激光，趣聲波等特種
6、工具1cAD/cAPP/cAM等軟件工具成形學(xué)，成型工藝與成形工具關(guān)系圖2.成形方式去除成形(DislodgeForming):運(yùn)用分離的辦法，把一部分材料有序地從基體上分離岀去而成形.堆積成形(StackingForming):.運(yùn)用合并與連接的方法，把材料有序的合并堆積起來(lái)而成形.受迫成形（ForcedForming）:利用材料的可成形性在特定的外圍約束下而成形.2.4生長(zhǎng)成形（GrowthForming?.利用材料的活性而成形,如生物個(gè)體的生長(zhǎng).目前,人為系統(tǒng)中還沒(méi)有此種成形方法.3?幾種成形方法的比
7、較3.1去除成形，加工精度高，但材料利用率低，受零件形狀復(fù)雜程度的限制.3.2受迫成形，多用于毛坯制造，也可直接用于零件成形（如精密鑄造，鍛造，注塑加工等），屬凈成形或近凈成形范疇.3.3堆積成形,材料利用率高，理論上可達(dá)100%.屬于凈成形工藝，精度較好，可達(dá)0.01毫米數(shù)量級(jí).從理論上講，它可以制造任意復(fù)雜形狀的零件.傳統(tǒng)加工與快速成型比較快速成形技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的”去除”加工法一一部分去除大干工件的毛坯上的材料來(lái)得到工件?而采用全新的”增長(zhǎng)”加工法一?用一層層的小毛坯逐步疊加成大工件,將復(fù)雜的三維加
8、工分解成簡(jiǎn)單的二維加工的組合，因此，它不必采用傳統(tǒng)的加工機(jī)床和模具，只需傳統(tǒng)加工方法的10%?30%的工時(shí)和20%?35%的成本，就能直接制造岀產(chǎn)品樣品或模具?由于快速成形具有上述突出的優(yōu)勢(shì),所以近年來(lái)發(fā)展迅速，已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)屮的一項(xiàng)支柱技術(shù),實(shí)現(xiàn)并行工程(ConcurrentEngineering,簡(jiǎn)稱CE)必不可少的手段.4.RP&M基本原理RP&M技術(shù)是將現(xiàn)代多種先進(jìn)技術(shù)的綜合集成?
