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时间:2019-05-09
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1、快速成型技术快速成形技术(RapidPrototyping,简称RP)是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术.是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称,其基本过程是:首先设计出所需零件的计算机三维模型(数字模型、CAD模型),然后根据工艺要求,按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元,通常在Z向将其按一定厚度进行离散(习惯称为分层),把原来的三维CAD模型变成一系列的层片;再根据每个层片的轮廓信息,输入加工参数,自动生成数控代码;最后由成形
2、机成形一系列层片并自动将它们联接起来,得到一个三维物理实体。快速成型技术-原理 快速成型技术(RP)的成型原理是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件.这里所说的快速加工原型是指能代表一切性质和功能的实验件,一般数量较少,常用来在新产品试制时作评价之用.而这里所说的快速成型零件是指最终产品,已经具有最佳的特性,功能和经济性.快速成型技术-工艺过程 l)产品三维模型的构建。由于RP系统是由三维CAD模型直接驱动,因此首先要构建所加工工件的15快速成型技术三维CAD模型。该三维CAD模
3、型可以利用计算机辅助设计软件(如Pro/E,I-DEAS,SolidWorks,UG等)直接构建,也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型,或对产品实体进行激光扫描、CT断层扫描,得到点云数据,然后利用反求工程的方法来构造三维模型。2)三维模型的近似处理。由于产品往往有一些不规则的自由曲面,加工前要对模型进行近似处理,以方便后续的数据处理工作。由于STL格式文件格式简单、实用,目前已经成为快速成型领域的准标准接口文件。它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型,每个小三角形用3个顶点坐标和
4、一个法向量来描述,三角形的大小可以根据精度要求进行选择。STL文件有二进制码和ASCll码两种输出形式,二进制码输出形式所占的空间比ASCII码输出形式的文件所占用的空间小得多,但ASCII码输出形式可以阅读和检查。典型的CAD软件都带有转换和输出STL格式文件的功能。3)三维模型的切片处理。根据被加工模型的特征选择合适的加工方向,在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型,以便提取截面的轮廓信息。间隔一般取0.05mm~0.5mm,常用0.1mm。间隔越小,成型精度越高,但成型时间也
5、越长,效率就越低,反之则精度低,但效率高。4)成型加工。根据切片处理的截面轮廓,在计算机控制下,相应的成型头(激光头或喷头)按各截面轮廓信息做扫描运动,在工作台上一层一层地堆积材料,然后将各层相粘结,最终得到原型产品。5)成型零件的后处理。从成型系统里取出成型件,进行打磨、抛光、涂挂,或放在高温炉中进行后烧结,进一步提高其强度。快速成型技术-特征 快速成型技术(RapidPrototyping&Manufacturing,缩写为RP)其特点是可以不需机加工设备或者模15快速成型技术即可快速制
6、造形l)可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散/堆积成型的原理.它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加,可实现对任意复杂形状零件的加工。越是复杂的零件越能显示出RP技术的优越性此外,RP技术特别适合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。2)快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个小时就可制造出零件,具有快速制造的突出特点。3)高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程,快速制造工模具、原型或零件
7、。4)快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标.即材料的提取(气、液固相)过程与制造过程一体化和设计(CAD)与制造(CAM)一体化。5)与反求工程(ReverseEngineering)、CAD技术、网络技术、虚拟现实等相结合,成为产品决速开发的有力工具。快速成型技术-分类 快速成型技术根据成型方法可分为两类:基于激光及其他光源的成型技术(LaserTechnology),例如:光固化成型(SLA)、分层实体制造(LOM)、选域激光粉末烧结(SLS)、形状沉积成型(SDM)等
8、;基于喷射的成型技术(JettingTechnoloy),例如:熔融沉积成型(FDM)、三维印刷(3DP)、多相喷射沉积(MJD)。下面对其中比较成熟的工艺作简单的介绍。SLA技术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和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。15SLA原理SLA工作原理:液槽中盛满液态光固化树脂激光束在偏转镜作用下,能在液态表而上扫描,扫描的轨迹及光线的有无均由计算机控制,光点打到的地方,液体就固化。
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