快速原型制造技术

《快速原型制造技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一节概述快速原型制造技术一、快速原型制造技术的产生全球一体化市场、制造业竞争激烈，产品的开发速度成为市场竞争的主要矛盾。从技术发展角度，计算机、CAD、材料、激光等技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了基础。快速原型制造于20世纪80年代后期产生于美国，并很快扩展到日本及欧洲，于20世纪90年代初引入我国，是近20年来制造技术领域的一项重大突破。它借助计算机、激光、精密传动、数控技术等现代手段，将CAD和CAM集成于一体，根据在计算机上构造的三维模型，能在很短的时间内直接制造出产品样品，使设计工作进入一种全新的境界。改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发周期，加快了产

2、品交新换代的速度，降低了企业投资新产品的风险。二、快速原型制造技术的基本概念快速原型制造技术（RapidPrototypeManufacturing，RPM）是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光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。它是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术，是由CAD模型直接驱动的快速完成任意复杂形状三维实体零件制造的技术的总称。三、快速原型制造技术的基本原理及基本过程——基本原理快速原型制造技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法，而基于“材料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的

3、组合，它能在CAD模型的直接驱动下，快速制造任意复杂形状的三维实体，是一种全新的制造技术。从成形角度看，零件可视为逐点、线、面的叠加而成。从CAD模型中离散得到点、线、面的几何信息，再与快速成形的工艺参数信息结合，控制材料有规律地、精确地由点、线到面，由面到体地逐步堆积成零件。从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制三维的自动化成形设备，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成成形或零件。三、快速原型制造技术的基本原理及基本过程——基本过程三、快速原型制造技术的基本原理及基本过程——具体过程（1）产品的CAD建模：应用三维CAD软件，根据产品要求设计三维模型，或

4、采用逆向工程技术获取产品的三维模型。（2）三维模型的近似处理：用一系列小三角形平面来逼近模型上的不规则曲面，从而得到产品的近似模型。（3）三维模型的Z向离散化（即分层处理）：将近似模型沿高度方向分成一系列具有一定厚度的薄片，提取层片的轮廓信息（4）处理层片信息，生成数控代码：根据层片几何信息，生成层片加工数控代码，用以控制成形机的加工运动。（5）逐层堆积制造：在计算机控制下，根据生成的数控指令，RP系统中的成形头在X－Y平面内按截面轮廓进行扫描，固化液态树脂，从而堆积出当前的一个层片，并将当前层与已加工好的零件部分粘合。然后，成形机工作台面下降一个层厚的距离，再堆积新的一层。如

5、此反复进行直到整个零件加工完毕。（6）后处理：对完成的原型进行处理，使之达到要求。快速原型工艺流程图四、快速原型制造技术的特点1、高度柔性化对整个制造过程，仅需改变CAD模型或反求数据结构模型，对成形设备进行适当的参数调整，即可在计算机的管理和控制下制造出不同形状的零件或模型。2、技术高度集成化快速成形技术是计算机技术、数控技术、控制技术、激光技术、材料技术和机械工程等多项交叉学科的综合集成。它以离散／堆积为方法，在计算机和数控技术的基础上，追求最大的柔性为目标。3、设计制造一体化CAD／CAM一体化。由于采用了离散/堆积的分层制造工艺，能够很好地将CAD、CAM结合起来。四、

6、快速原型制造技术的特点（续）4、大幅度缩短新产品的开发成本和周期可减少产品开发成本30~70%，缩短开发时间50%至更少。5、制造成形自由化可根据零件的形状，不受任何专用工具或模具的限制而自由成形，也不受零件复杂程度的限制，能够制造任意复杂形状与结构、不同材料复合的零件。6、材料使用广泛性金属、纸张、塑料、树脂、石蜡、陶瓷，甚至纤维等材料在快速原型制造领域已有很好的应用。第二节快速原型制造技术的工艺方法<1988年世界上第一台快速原型机问世>光固化成形工艺叠层实体制造工艺选择性激光烧结工艺熔融沉积造型工艺一、光固化成形工艺——概述光固化成形工艺，也称立体光刻（SLA）或立体造型

7、等，于1984年由CharlesHull提出并获美国专利，1988年美国3DSystem公司推出世界上第一台商品化RP设备SLA-250。以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其固化成形，自动制作出各种加工方法难以制作的复杂立体形状，在制造领域具有划时代的意义。目前SLA工艺已成为世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速原型制造方法。光固化成形——工艺原理SLA工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长（λ=325nm）和功率（P=30mW）的紫外光照射下