先进制造工艺(2)

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1、现代制造技术先进制造工艺主要内容发展现状特种加工技术快速原型制造技术超高速超精密加工技术快速原型制造技术主要内容快速原型制造技术概述几种典型快速原型制造技术立体印刷（SLA）分层实体制造（LOM）选择性激光烧结（SLS）熔融沉积成型（FDM）快速原型制造技术的特点及应用快速原型制造技术的发展趋势1.快速原型制造技术概述（1）产生背景传统的成形方法去除成形（切削、磨削、电火花加工、激光加工，等）受迫成形（铸造、锻压、注塑成型、粉末冶金，等）生产的发展对产品成形提出了新的要求新产品开发速度：快速响应市场制造技术的柔性：适应产品的多品种、小批量CAD技术、数控技术、材料科学、激光技术等的发展为新

2、的制造技术的产生奠定了基础20世纪80年代后期产生了快速原型制造技术，最早出现于美国，并迅速扩展到日本及欧洲，成为近20年来制造技术领域的一项重大突破。（2）内涵快速原型制造技术（RapidPrototypeManufacturing，RPM）：又称为快速成型技术，是由CAD模型直接驱动、快速制造任意形状三维实体的技术总称。快速原型制造技术综合利用了CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、激光技术等先进技术，能够快速实现从零件设计到三维实体制造的过程。它可以在无需准备任何模具、刀具和工装夹具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。（3）基本原理任何三

3、维零件都可以看作是许多二维平面沿某一坐标方向叠加而成的。（离散——堆积）RPM技术的基本原理：利用CAD软件，设计出产品的三维数据模型或实体模型；利用切片软件，将CAD模型离散化，即沿某一方向分层切片，分割成许多层面，获得各层面的轮廓数据；在计算机分层信息的控制下，通过一定的手段和设备，顺序加工出各层面的实体轮廓形状；通过熔合、粘结等手段，使获得的各实体层面逐层堆积成一体，从而快速制造出所要求形状的零部件或模型。即采用“分层制造，逐层叠加”的“增长法”成型工艺3DCAD设计数据格式转换切片分层层加工快速原型成品（4）RPM技术的步骤快速原型制造技术可归纳为以下三个过程：前处理过程：包括工件

4、三维模型的建立、STL文件的转换、成形方向的选择及三维模型的切片分层处理。分层叠加成形过程：是快速成型技术的核心，包括成型材料、物理原理及设备的选择；模型各层面轮廓的制作与叠合。后处理过程：工件的剥离、固化、修补、打磨、抛光、表面强化处理等。CAD模型转换为STL格式：即以三角网络的形式逼近工件曲面与轮廓2.几种典型快速原型制造技术现有的RPM工艺有30多种，根据采用材料及对材料处理方式的不同，可归纳为5类：即选择性液体固化、选择性层片粘接、选择性粉末熔结、挤压成形、喷墨印刷。目前国内外几种典型的商品化RPM技术主要有：立体印刷（SLA）分层实体制造（LOM）选择性激光烧结（SLS）熔融沉

5、积成型（FDM）（一）立体印刷成型（StereoLithographyApparatus，SLA）SLA是最早出现的一种快速成型技术，是目前RPM领域中研究最多、技术最成熟的方法。成形介质：液态光固化树脂（光敏树脂），如环氧树脂、丙烯酸树脂等。成形手段：利用一定剂量的紫外激光照射液态光固化树脂，使树脂发生聚合反应，迅速固化成型各层面。成形机组成：液槽、可升降工作台、激光器、扫描系统、计算机数控系统SLA工艺原理图升降工作台SLA成型过程SLA技术的特点：成型速度较快；成型精度较高，目前可达±0.1mm；成型制件的性能相当于工程塑料或蜡模；主要用来制作高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。S

6、LA技术的局限性：成形过程中有时需要支撑；树脂收缩易导致零件精度下降；光敏树脂有一定的毒性，不符合绿色制造要求。应用举例：（二）分层实体制造（LOM—LaminatedObjectManufacturing）LOM是通过激光逐层剪切薄纸等片材制造零件层轮廓的一种快速原型制造技术。成形介质：箔材（陶瓷箔、金属箔等）、纸、塑料膜等片材成形手段：激光剪切薄片材料获得层面轮廓，将获得的层片通过热粘结逐层粘接成三维实体。成形机组成：计算机数控系统、材料存储及送进机构、激光切割系统、热粘结机构、可升降工作台等。LOM工艺原理图工件原材料叠加新一层材料热压辊新一层材料热粘压材料层工作台下降激光束激光切割

7、LOM成型过程每层切割后的状况废料片材产品和LOM成型后的制件LOM成型技术的特点：成形速度快（如激光成型速度达650mm/s）；成型件强度高（如有的片材厚度0.08～0.15mm），有的纸制产品与木模强度相近，可进行钻削等机加工；成型过程较简单，成本低；不需要支撑，可成型大型零件；无污染，适宜办公室环境使用；主要用于快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。应用举例——LOM技术快速成型铸造木模：应用举例——LOM技术快速