现代机械加工新技术讲述说明.pptx

快速成形技术之一 —— 概述一、什么是快速成形技术 快速成形 (RP-Rapid Prototyping)技术： 是八十年代末发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术。是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术，是综合利用计算机、数控、激光和新材料等必威体育精装版技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。被认为是近20年里制造技术领域的一次重大突破。 ◢ “分层制造，逐层叠加” ◢ 类似于数学上的积分过程。 二维计算机数据产品的三维实体CAD数据模型打印机快速成形系统二维图片三维实体样件 RP 如何成形？形象的比喻： 快速成形系统就像是一台立体打印机。二、RP 的产生背景 ◢ 随着全球市场一体化的形成，产品的开发速度日益成为竞争的主要矛盾。 ◢ 制造业需要满足日益变化的用户需求，又要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。 产品开发的速度和制造技术的柔性变得十分关键，RP在这样的社会背景下应运而生。三、制造方法的分类传统加工法1、去除成形法；2、受迫成形法；3、离散/堆积成形法（快速成形法）；4、生长成形法；制造方法一 — 去除成形法概念解释：切削去除余量材料而成形，如车、铣、刨、钻、电火花加工、等离子切割、化学腐蚀、水射流强力侵蚀等；成形特点： 1）成形精度高，是目前大批量生产的主要成形手段； 2）成形形状受到刀具干涉的限制，无法成形弯曲贯 通之内孔，无法制造具有材料梯度之结构； 3）成形过程与材料制备过程无关（大大限制了其应用领域）；制造方法二 — 受迫成形法概念解释：材料在型腔的约束下成形，如铸造、锻压、注塑等；成形特点： 1）成形过程中需要制造模具，周期长，成本高，成形的柔性很低，仅适用于大批量生产； 2）成形形状可以十分复杂，但成形精度低； 3）成形过程与材料的制备有一定程度的结合；制造方法四 — 生长成形概念解释：通过细胞的可控复制、装配而堆积成形，生长物具有特定的形状，能够完成特定的功能；成形特点： 1）信息处理过程和物理成形过程紧密结合； 2）材料制备与材料成形紧密结合，是材料成形的最高水平；三、快速成形技术的历史? 1892年，J.E.Blanther提出利用分层法构成地形图? 1986年，Charles W Hull提出利用激光照射液态光敏树脂分层制作三维模型? 1988年，美国3D Systems公司推出第一台快速成形机四、快速成形技术的原理（一）基本原理 采用材料累加制造原理，根据三维CAD模型数据，无需任何刀具和工装，可快速制造出任意复杂程度的产品原型。具体步骤如下：（1）由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型；（2）将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）；（3）根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码；（4）成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体。RP的离散/堆积成形过程 Product工件 Free Forming layer by layer 分层自由成形 Additive层层叠加 Slicing 切片快速成形的原理图播放动画3D Modeling with CAD Software用CAD软件设计工件的三维模型Object实物Laser Scanning 激光扫描 CT Scanning CT扫描 Pre-Treatment 前处理 Converting to STL File 转换成STL格式文件 Slicing Layer by Layer逐层切片，求得每层截面轮廓Free Forming 自由成形Rapid Prototyping Layer by Layer 逐层快速成形 3D Prototype 三维样品Post- Treatment 后处理 Finishing 修整 Final Product最终工件（二）基本流程（三）主要工艺? 液态光敏聚合物选择性固化（光固法） （Stereo Lithography Apparatus——SLA）? 薄形材料选择性切割（叠层法） （Laminated Odject Manufacturing —— LOM）? 丝状材料选择形融覆 （Fused Deposition Modeling —— FDM ）? 粉末材料选择性烧结 （Selected Laser Sintering —— SLS ）? 多喷头热塑喷射法(Thermal Multi-nozzle Jetting)? 掩模固化法（SGC—Solid Ground Curing）? 三维印刷法（3DP—Three Dimensional Printing）Laser Cutting 激