快速成型与快速模具考试课件综合性知识

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1、第一章概述1、时代背景：其产生的时代背景是现代工业生产正在从大规模批量化生产转变为小批量和个性化生产，产品的生命周期和投放市场的时间越来越短。2、技术背景：快速成形技术能快速地将产品零件的计算机辅助设计模型（CAD模型）转换为物理模型、零件原型和零件，而无需采用专用工具和工装。3.离散-堆积的成形原理是RP的成形学基础4、材料成型的基本方法：1）去除成形法；2）受迫成形法；3）离散/堆积成形法（快速成形法）；4）生长成形法；5、去除成型法：概念：切削去除余量材料而成形，如车、铣、刨、钻、电火花加工、等离子切割、化学腐蚀、水射流强力侵蚀等；成形特点：1）成形精度高，是

2、目前大批量生产的主要成形手段；2）成形形状受到刀具干涉的限制，无法成形弯曲贯通之内孔，无法制造具有材料梯度之结构；3）成形过程与材料制备过程无关（大大限制了其应用领域）；6、受迫成型法：概念：材料在型腔的约束下成形，如铸造、锻压、注塑等；成形特点：1)成形过程中需要制造模具，周期长，成本高，成形的柔性很低，仅适用于大批量生产；2）成形形状可以十分复杂，但成形精度低；3）成形过程与材料的制备有一定程度的结合；7、生长成形：概念解释：通过细胞的可控复制、装配而堆积成形，生长物具有特定的形状，能够完成特定的功能；成形特点：1）信息处理过程和物理成形过程紧密结合；2）材料制

3、备与材料成形紧密结合，是材料成形的最高层次；8、快速成型法：概念：根据离散/堆积原理，在CAD模型直接驱动下完成材料的有序堆积而成形，被称为快速原型（RapidPtototyping）技术，国际上简称为RP技术。成形特点：1）无需任何模具等专用工具，只需将零件的CAD模型（数字模型）输入计算机，无需人工编程，可自动完成零件的成形制造；2）材料制备和成形过程紧密结合；3）能够加工形状极其复杂的零件，可成形梯度结构，适应多种不同材料；4）成形精度适中；5）成形柔性在各种成形手段中最高；6）整合了信息处理技术和物理成形技术，并正朝着更紧密结合的方向发展；7）是大批量定制生

4、产的主要生产模式。9、离散堆积成型原理：CAD模型——沿Z轴离散——层片信息处理——层片加工和粘结——层片堆积——后处理。快速成型过程：创建CAD模型——软件分层或离散化——分层制造——逐层制造直至完成——取出零件——必要的后处理——最终零件10、工艺按堆积单元的几何形态分类：从点到体的堆积成形，如BPM、SL、SLS；从线到体的堆积成形，如FDM；从面到体的堆积成形，如LOM、SGC；11、工艺按是否需另外设计支撑结构分类：无需单独设计支撑的成形方法，如SLS、3DPrinting、3DPlotting、LOM、SGC、3DP等；需另外设计支撑结构的成形方法，如F

5、DM、SL等。12、快速成形技术的应用领域：新产品的设计与开发；快速工/模具制造；试验分析模型；生物医学和组织工程；建筑、航空航天、军事、汽车、机械、电子、电器、玩具、工艺品等许多领域。13、快速成形技术在新产品开发中的应用：外形设计：很多产品特别是家电、汽车等对外形的美观和新颖性要求极高。一般检验外形的方法是将产品图形显示于计算机终端，但经常发生“画出来好看而做出来不好看”的现象，且由于“可看不可摸”，很不直观。采用RP技术可以很快做出原型，供设计人员和用户从各种标准和角度进行审查，使得外形设计及检验更直观有效快捷。检查设计质量：以模具制造为例，传统的方法是根据几

6、何造型在数控机床上开模，这对于一个价值数十万乃至数百万元的复杂模具来说风险太大，设计上任何不慎，反映到模具上就是不可挽回的损失。RP方法可在开模前真实而准确地制造出零件原型，设计上的各种细微问题和错误就能在模型上一目了然地显示出来，这就大大减少了开模风险。功能检测：设计者可以利用原型快速进行功能测试以判明是否最好地满足设计要求，从而优化产品设计。手感：通过原型，人们能触摸和感受实体，这对照相机、手握电动工具等的持握部分设计极为重要，在人机工程应用方面具有广泛的意义。供货询价及用户评价等：由于能及时提供产品模型给用户评价，大大增加了产品的竞争力。装配干涉检验：对有限空

7、间内的复杂系统，进行装配干涉检验是极为重要的，如导弹、卫星系统。试验分析模型：RP技术还可以应用在计算分析与试验模型上。14、快速成型技术的发展趋势：提高RP系统的速度、控制精度和可靠性。提高数据处理的速度和精度。研发成本低、易成形、变形小、强度高、耐久及无污染的材料。开发新的成形能源。研发新的成形方法。继续研究快速制模和快速制造技术。通过对现有RP系统的改进和新材料的开发，进一步扩大应用范围。第二章典型的快速成型工艺15、最常用的激光功率实时控制是采用脉宽调制PWM(PulseWidthModulation)方法来实现。16、分层实体制造：利用波长10.6μm