快速成型技术毕业设计论文精选.doc

1 引言 1.1 快速成型技术简述 快速原型制造（Rapid Prototyping，简称RP）技术，又称快速成型技术，是20世纪80年代后期首先在美国产生并商品化，90年代在全球迅速发展起来的制造新技术。快速成型技术与50年代的数控技术和最近20年发展起来的特种加工技术一样是一种全新的制造技术，是制造领域的又一重大突破，是先进制造技术群中的重要组成部分。它是一种基于离散堆积成型的数字化制造技术，集激光技术、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数控技术（CNC）、精密检测技术、精密机械、精密伺服驱动和新材料技术等先进技术于一体的综合高新技术。它能根据CAD模型（电子模型）自动、直接、快速、精确地将设计思想物转化为具有一定功能的原型或直接制造零件，在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，解决了从设计到制造的快速对接问题，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期，满足了当今竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求［1］［2］。 与此同时，经济全球化趋势正不断加强，各个领域的技术交流、经贸交流日益扩大，世界上发生的这些进步、变革与发展使当代制造业的生态环境、产业结构与发展模式等都发生了深刻变化，科学发展观对制造业提出了新的要求，我国制造业正面临着新的发展机遇与挑战。 当前，制造业呈现如下发展趋势［3］： 1）生产、经营及市场全球化； 2）顾客需求个性化、多样化； 3）产品生命周期缩短，更新换代加速化； 4）产品高科技化； 5）市场竞争激烈化。 因此，制造企业要想在21世纪求得生存和发展，就必须面对这一新的形势，不断研究或融合新的技术，并采取灵活多变的管理策略，适时向市场推出满足顾客需求的新产品、产品创新技术成为提高企业竞争力的关键。 1.1.1 快速成型技术的产生背景 快速成型技术的诞生主要有两方面的原因： 1）市场拉动 市场全球化和用户需求个性化为先进制造技术提出了新的要求［4］。 随着市场一体化的发展，市场竞争越来越激烈，产品的开发速度成为竞争的主要矛盾。同时用户需求多样化的趋势日益明显，因此要求产品制造技术有较强的灵活性，在不增加成本的前提下能够以小批量生产甚至单件生产产品。 2）技术推动 新技术的发展为快速成型技术的产生奠定了技术基础。 信息技术、计算机技术的发展、CAD/CAM技术的发展、材料科学的发展、新材料的出现、激光技术的发展为快速成型技术的产生和发展奠定了技术基础。 快速成型技术就是在这样的社会背景下，在80年代后期产生于美国，并迅速扩展到欧洲和日本。由于RP技术的成型原理突破了传统加工中的塑性成形（如锻、冲、拉伸、铸、注塑加工等）和切削成形的工艺方法，可以在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体原型或零件，因此被认为是近二十年来制造技术领域的一次重大突破［5］。 1.1.2 快速成型技术的基本原理与优势 快速成型技术是一种将原型（或零件、部件）的几何形状、结构和所选材料的组合信息建立数字化描述模型，之后把这些信息输出到计算机控制的机电集成制造系统进行材料的“添加”加工［6］，通过逐点、逐线、逐面进行材料的三维堆砌成型，再经过必要的处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求，实现快速、准确地制造原型或实际零件、部件的现代化方法。 快速成型技术的优势［7］： 1）响应速度快。与传统的加工技术相比，RP技术实现了CAD模型直接驱动，成型时间短。从产品CAD或从实体反求而获得数据到制成原型，一般只需要几小时至几十个小时，速度比传统成型加工方法快得多。这项技术尤其适于新产品的开发，适合小批量、复杂（如凹槽、凸肩和空心、嵌套等）、异形产品的直接生产而不受产品形状复杂程度的限制。还改善了设计过程中的人机交流，使产品设计和模具生产并行，从而缩短了产品设计、开发的周期，加快了产品更新换代的速度，大大地降低了新产品的开发成本和企业研制新产品的风险。 2）加工柔性高。RP技术将复杂的三维加工技术分解成简单的二维加工的组合，制造工艺大大简化。因此，从理论上讲RP技术可以制造任意复杂形状的原型产品。从这个角度来讲，RP技术属于自由成型制造。其含义有两点，一是指可以根据原型或零件的形状，无需使用工具、模具而自由的成型；二是指不受形状复杂程度的限制，能够制造任意复杂形状与结构、不同材料复合的原型或零件。 3）节能、环保、绿色制造。RP技术属于环保型技术，能源和原材料的利用率高，从理论上讲，原料利用率可达100%，而且产生的噪音小，环境污染少。 1.1.3 快速成型技术分类 RP技术的具体工艺不下30余种。根据其应用情况和商品化程度，最为典型的快速成型技术有以下四种。 1）光固化成型（Stereo Lithography