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1、60DieandMouldTechnologyNo.52010文章编号:10014934(2010)05006004激光快速成形技术与模具制造12黄战川,乔自平(1.唐山晔联管业有限公司,河北唐山063700;2.中国兵器工业第二〇八研究所,北京100102)摘要:通过介绍激光快速成形技术的原理和特点、常用材料及工艺,分析了激光快速成形技术适合模具的小批量或单件生产,且可以解决传统模具制造业中制造周期长、工艺复杂的问题,阐述了激光快速成形技术在模具制造业中的优势。关键词:激光;快速成形
2、;模具;制造技术中图分类号:TG76文献标识码:BAbstract:Inthisarticle,theprinciple,characteristics,commonmaterialsandprocessesoflaserrapidmanufacturingtechnologyareintroduced.Laserrapidmanufacturingtechnologyissuitableformanufacturingsingleitemsandinsmallquantitiesbymoldsan
3、ditalsosolvestheproblemsoflongpreparingperiodandcomplexprocessinthetraditionalmoldmanufacturingindustry.Theadvantageoflaserrapidmanufacturingtechnologyinmoldmanufacturingindustryisdescribedindetail.Keywords:laser;rapidmanufacturing;mold;manufacturing
4、technology0引言一样的零件。在只能成形非金属材料的时期,出现了覆模技术,并得到了广泛的应用。激光快速成形(LaserRapidManufactur随着激光快速成形技术的发展,可以成形ing,LRM)是近年来发展起来的直接根据CAD机械性能和表面质量都较好的金属零件,直接模型快速生产零部件的新型制造技术[1]。它是用于模具制造。基于离散堆积原理,分层制造的方法,集计算机辅助设计(CAD)技术、计算机辅助制造1激光快速成形原理(CAM)技术、计算机数控(CNC)技术、激光技术和新材料
5、工程于一体,是一种非常实用、特别是激光直接成形金属零件技术是以离散+[4]能适应当今市场快速高效要求的先进制造技堆积的成形思想为基础,以激光为能量,将术。可充分发挥当今3D设计软件的优势,它可材料自下而上逐层增加、连接(烧结/熔凝),直以把3D图(3D图可以是设计的,也可以是扫描接成形金属零件。的)直接转化成STL文件用于加工,无需去分1.1STL文件的输出析工艺的可行性,无需工装模具、也无需编写加工程序和人为控制,就可以加工出与图形完全激光快速成形所需要的文件格式一般为收稿日期:201004
6、08作者简介:黄战川(1972-),男,助理工程师。模具技术2010.No.561[5]STL模型,计算机设计出三维图或是扫描出三1.2三维模型的离散处理维图,然后转换成扩展名为STL的文件,STL通过专用的分层程序将三维实体模型(一模型是用平面三角面片近似模型表面,是一种般为STL模型)分层切片,分层切片是在选定二进制格式。这样处理的优点是大大地简化了了制作方向后,对CAD模型进行一维离散,获CAD模型的数据格式,方便了以后的分层处理。取每一薄层片截面轮廓及实体信息。分层的实每个三角面片用4个
7、数据项表示,即3个顶点质是把CAD模型沿与制作方向垂直的方向分坐标和法向矢量,从而整个CAD模型就是这样成无数个截面,也就是整个模型变成了无数的多个矢量的组合。在转化模型格式的过程中一截面的叠加。因此,单个截面越厚,零件的精度般都有精度控制参数,通过控制参数(弦高和角就越差,在实际应用中应尽量选择小的切片层度控制参数)可以调整模型的成形精度(见图厚度。1)。如图2和3所示,弦高的值不同时,3D图的总之,三维CAD模型转换成STL格式模效果不同,弦高值为0.1mm时,成形后的零件型后,再用三维离散软件
8、打开,将零件的三维信表面精度较高,弦高值为0.5mm时,成形后的息离散成无数个截面轮廓信息,然后自动将分零件表面精度较差。当然,弦高值越小,占用的层后的数据进行处理,传输给数控系统,形成数存贮空间越大,所用的处理时间越长。当然也控代码,最后在计算机控制下,用激光烧结的方不是弦高值越小越好,还要根据零件的大小及法将粉末材料按照二维轮廓信息逐层堆积,最形状的不同而定。终获得三维实体零件。2激光快速成形的常用工艺激光快速成形的不同工艺其实也是指不同快速成形设备的成形方式。
