先进制造技术顾明成

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1、第五节快速原型制造技术3.5.1RPM技术的产生和发展3.5.2RPM技术原理3.5.3典型的RPM工艺方法3.5.4RPM技术的应用80年代末RPM技术首先在美国问世；工业国家称RPM技术是继数控技术后又一场技术革命；我国92年进入RPM领域；清华大学、西安交通大学、华中科技大学、北京隆源等单位在RMP设备、材料和软件方面先后完成了开发和产业化过程；我国MRP许多关键技术达到或领先国际先进水平。3.5.1RPM技术的产生与发展利用CAD软件，设计出产品的三维模型或实体模型；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，获得各层的轮廓数据

2、；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件或模型即采用“分层制造，逐层叠加”的“增长法”成型工艺3.5.2RPM技术原理RPS分层切片STL文件CAD模型三维数字化仪等CAD造型系统1、光敏液相固化法(SLA)激光成形机中的激光束按数控指令扫描，使盛于容器内的液态光敏树脂逐层固化并粘结在一起。特点：可成形任意复杂形状零件；成形精度高，达±0.1mm；材料利用率高，性能可靠。不足：材料昂贵，光敏树脂有一定毒性。3.5.3典型的RPM工艺方法S

3、LA工艺原理图2、选区片层粘结法（LOM）LOM法是利用背面带有粘胶的箔材或纸材通过相互粘结成形的。特点：成形速度快，成形材料便宜，无相变、无热应力、形状和尺寸精度稳定不足：成形后废料剥离费时，不宜制作薄壁零件。LOM工艺原理图3、选区激光烧结法（SLS）SLS工艺是采用粉末状材料成形的。用激光束在计算机的控制下有选择地进行烧结，被烧结部分固化在一起构成了零件的实心部分。特点：取材广泛，包括各种可熔粉末材料，不需要支撑材料。缺点是成形速度较慢，由于粉末铺层密度低会导致精度较低和强度较低。SLS工艺原理图1-激光器2-铺粉滚筒3-激光窗4-加工平面5-原料粉末6-生

4、成零件4、熔丝沉积成形法（FDM）FDM是由计算机根据CAD模型确定的几何信息控制FDM喷嘴,将使用的材料通过加热器的挤压头熔化成液体,使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出,挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动,挤出半流动FDM工艺原理图的热塑材料沉积固化成精确的实际部件薄层,覆盖于已建造的零件之上,并迅速凝固,形成一层材料。特点：无需激光系统，设备简单，运行费用便宜，尺寸精度高，表面光洁度好，适合薄壁零件。不足：需要支撑材料。FDM工艺原理图3.5.4RPM技术的应用RPM的应用快速模具制造工艺方法第六节微细加工技术3.6.1微机械及其特征3.6.2微细加工工艺方法3

5、.6.3微细加工技术的发展与趋势微小机械1-10mm；微机械1μm-1mm；纳米机械1nm-1μm。体积小、精度高、重量轻如直径如发丝的齿轮、开动3mm大小的汽车、花生米大的飞机、在5mm2内放置1000台的微型发动机。性能稳定、可靠性高微机械体积小，热膨胀、噪声、挠曲等影响小，具有抗干扰性，可在较差环境下稳定的工作。能耗低、灵敏度、工作效率高不存在信号延迟问题，可进行高速工作。消耗的能量远小于传统机械如5*5*0.7mm3微型泵流速是比其体积大得多的小型泵流量的1000倍。多功能和智能化集传感器、执行器、信号处理和电子控制电路为一体，易于实现多功能化和智能化。制

6、造成本低类似半导体制造工艺。3.6.1微机械及其特征3.6.2微细加工工艺方法从基本加工类型看，微细加工可大致分四类：分离加工——将材料的某一部分分离出去的加工方式，如分解、蒸发、溅射(可去除材料，也可增加材料)、破碎等接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工，如蒸镀、淀积、掺入、生长、黏结等变形加工——使材料形状发生改变的加工方式，如塑性变形加工、流体变形加工等材料处理或改性，如一些热处理或表面改性等1、超微机械加工利用超小型机床制作毫米级以下的微机械零件难点：微型刀具制造、刀具姿态、加工基准定位等微型超精密加工机床结构示意图为车、铣、磨、电火花加工的

7、多功能微型加工机床，最小设定单位为1nm，单晶金刚石刀具，刀尖圆弧半径为100nm左右2、光刻加工氧化硅晶片表面形成一层氧化层；涂胶涂光致抗蚀剂；曝光通过掩模曝光；显影曝光部分溶解去除；腐蚀未被覆盖部分腐蚀掉；去胶将光致抗蚀剂去除；扩散--向需要杂质的部分扩散杂质，以完成整个光刻加工过程。光刻加工工艺示例3、体刻蚀加工技术体微机械加工：用腐蚀方法将硅基片有选择性地去除部分材料的方法。各向同性腐蚀：以相同速度对所有晶向进行刻蚀；各向异性腐蚀：在不同晶面，以不同速率进行刻蚀，利用晶格取向，可制作如桥、梁、薄膜等不同的结构。4、面刻蚀加工技术l在硅基片上淀积磷玻璃牺牲层

8、材料；l腐