制造技术新思维_快速成型技术

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1、第23卷第11期甘肃科技Vol.23No.112007年11月GansuScienceandTechnologyNov.2007制造技术新思维———快速成型技术李红梅(宁夏职业技术学院机电工程系,宁夏银川750001)摘要:快速成型技术以其独特的特点和长处,成为加速新产品开发及实现并行工程的有效技术,具有广泛的应用领域和应用价值,发展十分迅猛,该技术的重要性已不容忽视。快速成型技术是基于离散/堆积的原理。在计算机的控制下快速成型机的成型头选择性地固化一层层的液体材料(或选择性的切割一层层的纸、烧结一层层的粉末材料、喷涂一层层的热熔性材料等),形成各

2、个截面轮廓并逐步顺序叠加成三维工件实体。RP技术的主要方法有:光固化立体造型SLA、分层物件制造LOM、选择性激光烧结法SLS、熔融沉积造型FDM,应用前景十分广阔。关键词:快速成型技术;制造技术;新思维中图分类号:TG76法,进入了商品化阶段,具有广泛的应用领域和应用1制造技术概论价值,世界上主要先进工业国家的政府部门、企业、制造技术按照由原材料或毛坯制造成为零件过高等院校、研究机构纷纷投入巨资对该技术进行研程中,其质量M的变化可分为△M<0,△M=0,究开发和推广应用。他们无不站在21世纪世界制△M>0三类技术。造业全球竞争的战略高度来对待这一

3、技术。总之,1.1△M<0当前世界上已形成强劲的RP热,发展十分迅猛,该主要指切削加工成型制造,是通过工件和刀具技术的重要性已不容忽视,也是本文的主旨。之间的相对运动及相互力的作用实现的。工件往往通过夹具安装在机床上,机床带动刀具或工件或两2快速成型技术介绍者同时进行运动。切削过程中,有力、热、变形、振2.1快速成型制造的产生背景动、磨损等现象发生。这些运动的综合决定了零件技术的发展、生产力的进步、使工业体系满足人最终获得的几何形状及表面质量。切削加工主要包类物质需求的的能力越来越强,导致市场的竞争越括:车、铣、刨、磨、钻、镗、齿面加工、复杂曲面加

4、工等来越激烈。不断有功能更强、更经济、更赏心悦目的加工方法。是目前常用的、传统的机械制造方法。消费产品涌现,产品的市场寿命越来越短。以前,一1.2△M=0个轿车的车型通常要生产数百万辆、开发上市周期主要指铸造、锻造及模具成型(注塑、冲压等),为5-8年,现在美国一个汽车车型生产不足几万靠不同形状的内部型腔来保证被加工零件的形状和辆,新车型的开发周期接近十个月。统计数据表明:精度,材料主要是改变其形状,而不改变其质量。模产品最早上市的几家公司往往占领市场的85%以具可分为注塑模、压铸模、锻模、冲裁模、拉伸模、吹上。这就要求制造技术对市场有快速相应的能

5、力,塑模等等。据统计数据表明机电产品40～50%的快速响应成了制造技术发展的重要方向。快速响应零件是由模具成形的,模具的作用是可想而知的。系统主要包括产品的快速设计、快速开发、快速制造1.3△M>0及生产系统的快速组成。指近年来出现的材料累加法制造(MIM),零件2.2快速成型制造原理是逐渐生长出来的。制造过程中,材料在计算机控RP技术是基于离散/堆积的原理。在计算机制下,逐渐累加成型。这一工艺广泛被称为快速成的控制下快速成型机的成型头选择性地固化一层层型制造,又称RP技术(RapidPrototyping)。这一的液体材料(或选择性的切割一层层的

6、纸、烧结一层工艺以其独特的特点和长处,成为加速新产品开发层的粉末材料、喷涂一层层的热熔性材料等),形成及实现并行工程的有效技术。已形成了几种成熟方各个截面轮廓并逐步顺序叠加成三维工件实体。168甘肃科技第23卷其工艺步骤为:滚加热粘接在一起,位于上方的激光器按照CAD(1)由CAD软件设计出所需零件的计算机三分层模型所获数据,用激光束将纸切割成所制零件维曲面或实体模型;的内外轮廓,然后新的一层纸再叠加在上面,通过热(2)将三维模型沿一定方向(通常为Z向)离散压装置和下面已切割层粘合在一起,激光束再次切成一系列有序的二维层片(习惯称为分层);割,这样

7、反复逐层切割———粘合———切割———直至(3)根据每层轮廓信息,进行工艺规划,选择加整个零件模型制作完成。工参数,自动生成代码;成型机制造一系列层片并自(3)选择性激光烧结法SLS(SelectiveLaser动将它们联接起来,得到三维物理实体。Sintering),如图3所示(4)根据不同应用场合的需要,分别对零件进行后固化、上漆、烧结、渗铜等处理2.3快速成型制造的类型目前RP的方法有几十种,但商品化较好的主要有(1)光固化立体造型SLA(StereolithographyApparatus),如图1所示图3SLS制造示意图该法采用CO2激光

8、器作能源,在工作台上均匀铺上一层很薄的粉未,激光束在计算机控制下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