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1、模具技术2000.No.555文章编号:1001-4934(2000)05-0055-04快速成形技术在新产品开发中的应用朱磊,孙进,乔黎(扬州汽车塑料件制造公司,江苏扬州225003)摘要:介绍快速成形技术的原理和特点,简述选择性激光烧结技术的工作原理,举例分析公司引进快速成形技术后的产品开发模式。关键词:快速成形;原理;特点;应用中图分类号:TG76文献标识码:BAbstract:Thispaperdescribestheprincipleandfeaturesofrapidprototypingtechnologyandoutlines
2、theworkprincipleofselectedlasersinteringtechnology.Italsointroducesthenewmethodologyofproductdevelopmentusingrapidprototypingtechnologyforexample.Keywords:rapidprototyping;principle;feature;application0引言新产品开发中成本最高、工时最长的阶段就是制造所设计的物理模型,即原形制造过程。近十年来,已形成了几种利用烧结、叠层或沉积工艺将实体的CAD文件转换成物理
3、模型的生长型制造技术快速成形技术,主要用于零件设计的快速检验及各种模型的快速制造。现在快速成形行业已用软转换模小批量地生产真实的零件,其特点是生产时间短,产品可作为功能性样品。1基本原理快速成形技术是一种基于离散堆积思想,通过计算机、数控、激光和材料等高新技术的集成而发展起来的先进制造技术。它是在计算机控制与管理下,根据零件CAD模型,采用材料精确堆积(由点堆积成面,由面堆积成三维实体)的方法制造原形或零件的技术,是一种基于离散、堆积成形原理的新型制造方法。其基本原理和成形过程如图1所示。先由CAD软件设计出所需件的计算机三维曲面或实体模型
4、,然后根据工艺要求,将其按一定厚度进行分层,把原来的三维电子模型变成二维平面信息(截面形状),再将分层后的二维信息生成数控代码,以平面加工方式有顺序地连续加工出每个薄层模型并使它们自动粘接而成形。与切削加工、锻造、板料成形等方法比较,快速成形技术制作工件时所用工具与工件之间不存在干涉,所以被加工零件的几何形状几乎不受限制,甚至可以在一个过程中加工出具有几收稿日期:2000-03-02作者简介:朱磊(1970~),男,助理工程师。56DieandMouldTechnologyNo.52000个相对运动零件的工件来。而且,因为工具与工件间没有干涉,工件的几何
5、形状更容易由CAD数据来控制。2技术特点与传统加工工艺相比,快速成形技术具有许多优点:一是快速性。从CAD设计到原型零件制成,一般只需几个小时至几十个小时,速度比传统的成形方法快得多,所以快速成形技术非常适合于开发新产品。二是设计制造一体化。由于快速成形技术采用了离散堆积的加工工艺,使CAD和CAM很好地结合在一起,真正图1快速成形基本原理实现了设计制造一体化。三是自由成形制造。可以根据零件的形状,无需专用工具的限制而自由地成形,而且不受零件形状复杂程序限制。四是高度柔性。若要生产不同形状的零件模型,只需改变CAD模型,重新调整和设置参数即可。五是制造
6、费用低。其制造周期一般为传统的数控切削方法的1/5~1/10,而成本仅为其1/3~1/5,模具的几何复杂程度愈高,这种效益愈显著。3产品开发中的应用3.1选择性激光烧结简介我公司主要为上海大众、上海通用别克、一汽大众、武汉神龙等轿车生产企业配套开发生产汽车塑料燃油箱、塑料通风管、塑料注油管等产品,这些产品的主要特点是形状复杂。目前,社会上普遍采用的有光固化立体造型、分层物件制造、选择性激光烧结、熔融沉积造型等四种快速成形工艺。由于选择性激光烧结技术工艺同其它快速成形工艺相比,具有制图2SLS工作原理图1-扫描镜2-激光束3-粉末4-水作零件复杂程度高
7、、材料利用率高、制造材料更加广泛等优平辊5-SLS零件6-透镜7-激光器点,综合比较,我公司从台湾引进了选择性激光烧结技术工艺。选择性激光烧结(SLS-SelectedLaserSintering)是利用滚子在工作台上均匀铺上一层(100~200)的粉末,在计算机控制下由二氧化碳高功率激光器按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结,一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结后去掉多余的粉末,再进行打磨、烘干等处理便获得零件。其工作原理见图2。模具技术2000.No.5573.2传统的模式以前,公司采用的是传统的产品开发模式,即产品设计开发生产市场开拓三者逐一开
8、展,相对孤立的模式,如图3所示。该模式的主要问题是产品开发周期长、
