6 快速原型制造技术及设备.doc

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1、6快速原型制造技术及设备6T快速原型制造技术及应用6.1.1快速原型制造技术(P175)1)原型原型是产品在一维或多维空间中的一种表示。即:产品开发人员认为有意义的产品在某个方面的表示,可以看作原型，包括从概念设计到具有完整功能制品的有形和无形的表示。例如:汽车中的概念产品。原型分为物理原型和分析原型。(1)物理原型近似或直接的产品的有形实体表示。它是存在的可以检测和实验，从视觉和触觉上都类似产品。如:汽车产品的样本。(2)分析原型为产品的非有形表示，它未被制造出来，是以仿真视觉图像，方程或分析结果来表示。如:模拟推演.一般情况下，

2、原型是指物理原型，即三维空间的实物来表示物体，本章介绍的为物理原型。2)原型制造技术原型制造技术是设计、建造原型的过程。按物体成形方式分为三类:去除成形，净尺寸成形和原型制造(添加成形)。(1)原型制造通过快速自动成形系统与计算机数据模型相结合，制造出多种复杂的原型和零件。原料利用率100%,出产周期短，成本大幅度降低.(2)用反求技术实现。按样品或提供实物，用已有知识和技术，按要求和目的进行设计和加工，经修改或原封不动制成复制或仿制品。2・快速原型制造技术的原理和特点快速原型制造技术是20世纪80年代后期在美国首先产生并商品化，上

3、世纪90年代在全球迅速发展起来的一种全新概念的制造技术。是继60年代NC技术之后制造领域的又一突破,是先进制造技术的重要组成部分。(1)快速原型技术的原理快速原型技术采用分层累加的方法（添加成形制造工艺）。如图6-1（P176）所示原理图，即：先用CAD三维造型，然后用专门软件对模型分层切片，获得每一层的二维轮廓信息。最后将每一层的二维轮廓顺序堆积，叠加成三维物理实体。快速原型技术的基本理论和思想内涵，是基于离散/堆积:即微积分思想。将一个物理实体复杂的三维加工离散成一系列二维层片的加工，然后叠加。是一种降维制造或添材加工制造技术。

4、2）快速原型技术（RP）的特点（P175-176）1）制造快速快速原型技术是并行工程中进行复杂原型和零件制作的有效手段。即从产品CAD或者从实体反求获的数据制作原型。一般仅需要儿个小时至儿十个小时。传统成型加工方法通常需要数天数月甚至更长。（如用实体获得数据通常要检测、测绘、制图、工艺、材料、加工、检测装调。或采用数控切削加工，先编程转换成代码然后加工）。RP是建立在高度技术集成基础上，无需工模、制造调整等。2）自由成形制造和高柔性加工：（P176）自由成形无需使用刀具和模具，由CAD模型直接驱动，能够制造任意复杂形状结构的、不同材

5、料复合的原型和零件。改变CM）模型或反求数据结构模型，重新调整和设置参数即可牛产不同形状的原型或零件。还能借助电铸、电弧喷漆等技术进一步将塑胶原型制成金属模具.3）技术高度集成（P176）快速原型制造技术是将计算机技术、数据收集与处理技术、材料工程、机电加工与控制技术的综合体现。成形过程高度自动化，特别是在曲面制造过程中，CAD数据转化（切片分层）百分之百的自动完成。而数控切削加工，则需要高级技术人员复杂的人工辅助劳动，转化成工艺数控代码。4）可选材料的广泛性（P176）快速原型制造技术可以采用的材料十分广泛。如:塑料、树脂、纸、石

6、蜡类,另外复合材料、金属材料、陶瓷材料的粉末，箔、丝小块体。也可以是涂覆某种粘合剂的颗粒，板、薄膜等。此外，RP技术是边堆积边成形，因此由可能在成形过程中改变成材料的组分,制造出由材料梯度的零件。5)环保型制造技术(P176)快速原型制造技术为非接触加工，不需要机床切削中所必需的刀具和夹具,避免了刀具磨损和切削力影响，制造过程中无振动无噪音没有或很少下脚料。3、快速原型制造技术的工艺流程:如图6-2所示P117.6.2应用领域:P1761、产品设计开发RP技术将CAD的设计构想快速精确而又经济的变成可触摸的物理实体。比把三维几何造型

7、展示在工作屏幕或图纸上，具有更高的直观性和启示性。设计人员可以更快、更容易的发现设计中的错误并及时修改。目前,RP技术己成为厂家争取订单与客户交流沟通的最佳手段。2.快速模具制造P176.以R卩技术生成实体模型，做模芯、模套，结合精铸，粉末烧结或电极研磨等技术，生产出企业所需要的功能模具或工装设备，制造周期比传统数控短缩30%-40%,成本下降35%-70%,模具的几何复杂程度愈高，效益愈显著。一般利用CAD设计文件后80%模具24-48%小时后可完工。3•产品功能测试(P177)RP技术可严格的按照原材料将模型迅速的制造出来，进行

8、功能试验与相应的研究，从而优化产品设计.4.生物膜与仿真制造:P177RP可用于人体骨骼修复和矫形整容，例：牙齿矫形，美观及舒适性均优于传统的矫形器。6.2快速成形机(P178)6.2.1快速成形机的分类(P178)RP技术的产生和发