快速成型制造技術(shù)PPT課件

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1、《先進(jìn)制造技術(shù)》之快速原型制造技術(shù)楊來(lái)俠4.1快速原型制造技術(shù)內(nèi)涵、范圍及技術(shù)地位快速原型制造技術(shù)內(nèi)容提要4.2快速原型制造技術(shù)的國(guó)內(nèi)外技術(shù)進(jìn)展4.3基于RPM快速制造模具技術(shù)4.4快速制造金屬原型零件4.1快速原型制造技術(shù)內(nèi)涵、范圍及技術(shù)地位4.1.1RPM技術(shù)內(nèi)涵和范圍4.1.2幾種典型的RPM技術(shù)4.1.3RPM技術(shù)的技術(shù)地位快速成型制造技術(shù)一、簡(jiǎn)介在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，總是需要對(duì)所設(shè)計(jì)的零件或整個(gè)系統(tǒng)在投入大量資金組織加工或裝配之前加工一個(gè)簡(jiǎn)單的例子或原型。在準(zhǔn)備制造和銷售一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品系統(tǒng)之前，工作原型可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)、修改和功能驗(yàn)證?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù)一個(gè)產(chǎn)品的

2、典型開(kāi)發(fā)過(guò)程是從前一代的原型中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或從進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)更有效和更好的設(shè)計(jì)方案，而一件原型的生產(chǎn)極其費(fèi)時(shí)，模具的準(zhǔn)備需要幾個(gè)月，一個(gè)復(fù)雜的零件用傳統(tǒng)方法加工非常困難。RPM技術(shù)采用(軟件)離散／(材料)堆積的原理，使制造零件通過(guò)離散而獲得堆積的順序、路徑、限制和方式，再通過(guò)堆積材料“疊加”起來(lái)形成三維實(shí)體。——離散／堆積的工作過(guò)程由CAD模型開(kāi)始，先將CAD模型離散化，沿某一方向(常取Z向)切成許多層面，即分層(屬信息處理過(guò)程)，然后在分層信息控制下順序加工各片層并層層結(jié)合，堆積出三維零件，該零件作為CAD模型的物理體現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)，此為物理堆積過(guò)程?！猂PM技術(shù)中，物理堆積過(guò)程，

3、具體是通過(guò)采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)反應(yīng)等手段，逐層可選擇地固化樹(shù)脂、切割薄片、燒結(jié)粉末、材料熔覆或材料噴灑等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而快速堆積制作出所要求形狀的零件(或模型)。RPM技術(shù)的過(guò)程流各種RPM技術(shù)的過(guò)程流都包括以下四個(gè)步驟：第一步：CAD模型建立；第二步：前處理(如生成STL文件格式，將模型分層切片)；第三步：快速原型過(guò)程(原型制作)；第四步：后處理(如去除支架、清理表面、固化處理)?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù)與傳統(tǒng)制造方法不同，快速成型從零件的CAD幾何模型出發(fā)，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實(shí)體零件。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造

4、的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù)一個(gè)更為人們關(guān)注的問(wèn)題是一個(gè)產(chǎn)品從概念到可銷售的成品的流程速度。同時(shí)，還有一個(gè)更為令人關(guān)心的問(wèn)題是產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)。由于這些原因，努力使高質(zhì)量的產(chǎn)品快速的進(jìn)入市場(chǎng)就顯得極為重要。快速成型技術(shù)問(wèn)世這些年，已實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的市場(chǎng)，發(fā)展非常迅速?？焖僭图夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)1.快速原型作為一種使設(shè)計(jì)概念可視化的重要手段，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的零件的實(shí)物模型可以在很短時(shí)間內(nèi)被加工出來(lái)，從而可以很快對(duì)加工能力和設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。2.由于它是將復(fù)雜的三維型體轉(zhuǎn)化為兩維截面來(lái)解決，因此，它能制造任意復(fù)

5、雜型體的高精度零件，而無(wú)須任何工裝模具?？焖僭图夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)3.快速原型作為一種重要的制造技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)牟牧?，這種原型可以被用在后續(xù)生產(chǎn)操作中以獲得最終產(chǎn)品。4.快速原型操作可以應(yīng)用于模具制造，可以快速、經(jīng)濟(jì)地獲得模具。5.產(chǎn)品制造過(guò)程幾乎與零件的復(fù)雜性無(wú)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)自由制造(FreeFormFabrication)，這是傳統(tǒng)制造方法無(wú)法比擬的。二、快速成型的基本原理基于材料累加原理的快速成型的操作過(guò)程實(shí)際上是一層一層地離散制造零件。快速成型有很多種工藝方法，但所有的快速成型工藝方法都是一層一層地制造零件，區(qū)別是制造每一層的方法和材料不同而已?？焖俪尚偷囊话愎に囘^(guò)程快速成型的一般工藝

6、過(guò)程原理如下：1.三維模型的構(gòu)造。在三維CAD設(shè)計(jì)軟件（如Pro/E、UG、SolidWorks、SolidEdge等）中獲得描述該零件的CAD文件。圖7-2快速成型原理圖快速成型的一般工藝過(guò)程目前一般快速成型支持的文件輸出格式為STL模型，即對(duì)實(shí)體曲面近似處理,即所謂面型化(Tessallation)處理,是用平面三角面片近似模型表面。這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是大大地簡(jiǎn)化了CAD模型的數(shù)據(jù)格式,從而便于后續(xù)的分層處理?？焖俪尚偷囊话愎に囘^(guò)程在三維CAD設(shè)計(jì)軟件對(duì)CAD模型進(jìn)行面型化處理時(shí),一般軟件系統(tǒng)中有輸出精度控制參數(shù)，通過(guò)控制該參數(shù)，可減小曲面近似處理誤差。如Pro/E軟件是通過(guò)選定弦

7、高值(ch-chordheight)作為逼近的精度參數(shù)，如圖7-1為一球體,給定的兩種ch值所轉(zhuǎn)化的情況。快速成型的一般工藝過(guò)程圖7-1不同ch值時(shí)的效果(a)ch=0.05(b)ch=0.2快速成型的一般工藝過(guò)程2.三維模型的離散處理。通過(guò)專用的分層程序?qū)⑷S實(shí)體模型分層（圖7-2b），通過(guò)一簇平行平面沿制作方向與CAD模型相截,所得到的截面交線就是薄層的輪廓信息,而實(shí)體信息是通過(guò)一些判別準(zhǔn)則來(lái)獲取的?？焖俪尚偷囊话愎に囘^(guò)程圖7-2快速成型原理圖(a)零件的三維模型