制造技术工程训练教学课件作者朱华炳第6章节快速成形课件

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1、1第6章快速成形【实训目的与要求】1）了解快速成型技术的基本原理和技术特点。2）了解快速成型工作过程。3）掌握熔融沉积成形或激光快速成型制造简单零件的基本操作技能。2章节目录6.1概述46.2快速成形基本原理76.3FDM工艺96.4SLS工艺2536.1概述快速成型技术（RapidPrototyping，RP）又称三维打印技术、增层制造技术、增材制造技术、逐层制造技术，它是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状的三维实体的技术总称。简单的讲，快速成型制造技术可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。该技术突破了制造

2、业的传统模式，特别适合于新产品的开发、具有复杂结构的单件或少批量产品试制，以及快速模具制造等方面。46.1.1快速成形加工的主要特点1)可迅速制造出具有自由曲面和更为复杂形态的零件，无需设计制造专用夹具和刀具，从而大大降低了新产品的开发成本和开发周期。2)可实现设计制造一体化和制造过程自动化。快速成型加工设备自动化程度高，无需过多的人工干预。3)加工效率高，能快速制作出零件产品及模具，而且精度高、产品质量好。4)快速成型加工节约资源，绿色环保。快速成型加工是非接触加工，无振动、噪声和切削废料。传统的切削加工噪声较大，加工时产生大量的切屑和边角料，造

3、成资源的浪费。56.1.2快速成形加工的分类表6-1常用快速成型方法及特点成型方法SLA光固化成型LOM分层实体制造SLS选择性激光烧结FDM熔融沉积成型成型速度较快快较快较慢原型精度较高较高较低较高制件强度和表面质量表面质量高脆，易断裂易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强表面有明显的台阶纹不适宜薄壁原型强度差强度和表面质量较差强度和表面质量较好制件大小中、小件中、大件中、小件中、小件应用领域复杂、高精度的精细件实心体铸造件设计塑料件外形和机构设计后处理要进一步固化处理要尽快进行表面防潮处理工艺复杂，样件变型大无特殊的后处理使用材料热固性光敏树脂纸、金属箔带

4、、塑料膜石蜡、塑料、金属、陶瓷等粉末石蜡、塑料、低熔点金属设备购置费用高昂中等高昂低廉维护和日常使用费用激光器有损耗，光敏树脂价格昂贵，运行费用高激光器有损耗，材料利用率很低，运行费用居中激光器有损耗，材料利用率高，原材料便宜，运行费用居中无激光器损耗，材料的利用率高，原材料便宜，运行费用低66.2快速成形基本原理快速成型技术是一种逐层制造技术，采用离散、堆积成型原理。首先建立所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度将模型进行分层，将原来的三维模型变成一系列有序的二维平面模型，即离散过程；再将分层后的数据进行一定的处理，

5、加入加工参数，产生数控代码；在微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成型，从而制造出所需产品的实物样件或成品，这就是材料的堆积过程。图6-1快速成型工作原理a)CAD模型b)模型切片c)分层堆积制造d)成型件76.2快速成形基本原理各种快速成型技术的基本原理相同，成型过程都包括CAD模型建立、生成STL文件格式、快速原型制作、模型分层切片和后置处理五个步骤：图6-2快速成型技术过程产品CAD模型生成STL文件格式快速原型制造过程产品后置处理将模型分层切片86.3FDM工艺6.3.1FDM工艺方法熔融沉积成形

6、加工原理如图6-3所示，成型材料和支撑材料都是热熔性丝材（ABS、尼龙或蜡等），分别从各自的丝盘送入送丝机构，由送丝机构的一对滚轮送入送丝管，通过加热器熔化，由计算机控制喷嘴挤出熔融的丝材，并按照每一层上截面几何信息沉积成一薄层，逐层地由下而上制作出实体模型。在沉积过程中，喷嘴在水平面内移动，同时半流动融丝被挤压出来，通过精确控制从挤压头孔流出的材料数量和喷嘴的移动速度，当它和前一层相粘结时很快就会固化。整个零件是在一个升降工作台上制作的，制作完一层后工作台下降，为下一层制作留出层厚所需的空间。FDM可以使用的材料任何有热塑特性的材料均可作为其候选

7、材料。96.3.1FDM工艺方法10图6-3熔融沉积成形法原理图1-成型材料丝盘2-升降工作台3-工件4-喷嘴5-支撑材料丝盘6-丝材7-送丝机构8-加热单元9-支撑材料6.3.2FDM系统组成111.主机系统由外壳、主框架、XY扫描运动系统（包括丝杠、导轨、伺服电机）、升降工作台系统（包括步进电机、丝杠、光杠、台架）、喷头、送丝机构、成型室（包括加热元件、测温传感器）组成。2.电控系统由运动控制系统和温度控制系统两部分组成。1)计算机（PC）通过数控卡控制XYZ扫描运动系统，其中X和Y运动单元由伺服控制器、AC伺服驱动器、AC伺服电机和传动导向机

8、构四部分构成；Z向运动单元由步进控制器、直流步进驱动器、步进电机和传动导向机构四部分构成；喷头压力控制系统由步进电机及传动