先进制造技术之快速成型技术.doc

《先进制造技术之快速成型技术.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、先进制造技术论文先进制造技术之快速成型技术先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology,简称AMT),是传统制造技术不断吸收机械、电了、信息、材料、能源以及现代化管理等领域的成果，将其综合应用于产品生产、设计、制造、检测、管理和售后服务全过稈的结果。先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是面向21世纪的技术。它是由传统的制造技术发展而来的，保胡了过去制造技术屮的有效要素，是制造技术与现代高新技术结合而产生的完整的技术群。而快速成型侣即idPrototyping)技术是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术

2、总称，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD儿何模型出发，通过软件分层离散和数控成世系统，川激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加。因而可以在不用模具和T具的条件下生成几乎任何复杂的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。一个更为人们关注的问题是一个产品从概念到可销何成品的流稈速度。众所周知，在市场竞争屮，产品在竞争对手Z前进入市场更为有利可图并能享有更大的市场氛围。同时，还有一个更为令人关心的问题是产品的高质量。

3、由于这些原因，努力使高质量的产品快速进人市场就显得极为重要。快速成型技术问世以来，已实现了相当大的市场，发展菲常迅速。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。该技术通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。1快速成世技术的优点1)快速成型作为一种使设计概念可视化的重要手段，计算机辅助设计零件的实物模型可以在很短时间内被加丁•出來，从而可以很快对加T能力和设计结果进行评估。1)由于快速成型技术是将复杂的三维型体转化为两维截面来解决，因此，它能制造任

4、意复杂型体的高精度零件，而无须任何工装模具。2)快速成型作为一种重要的制造技术，采用适当的材料，这种原型可以被用在后续生产操作屮以获得最终产品。3)快速成型操作可以应用于模具制造，可以快速、经济地获得模具。4)产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现〔I由制造，这是传统制造方法无法比拟的。2快速成型的基木原理基于材料累加原理的快速成型操作过程实际上是一层一层地离散制造零件。为了形象化这种操作，可以想彖一整条面包的结构是一片面包落在另一片面包Z上一层层累积而成的。快速成型有很多种工艺方法，但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件，区别是制造毎一层的方法和

5、材料不同而己。2.1快速成型的一般工艺过程原理2.1.1三维模型的构造在三维CAD设计软件(如Pro/EUGSolidWorksSolidEdge等)屮获得描述该零件的CAD文件，如图1(a)+所示的三维零件。目前一般快速成型支持的文件输出格式为5TL模型，即对实体曲面近似处理，即所谓血型化(Tessellation)处理，是用平面三角血片近似模型表血。这样处理的优点是大大地简化了GAD模型的数据格式，从而便于示续的分层处理。由于它在数据处理上较简单，而且与CAD系统无关，所以很快发展为快速成型制造领域中CAD系统与快速成型机之间数据交换的准标准，每个三

6、角面片用4个数据项表示，即3个顶点坐标和法向矢量，而整个CAD模型就是这样一组矢量的集合。在二维CAD设计软件对C.AD模世进行面世化处理时，一般软件系统屮有输出精度控制参数，通过控制该参数，可减小Illi面近似处理误差。如Pro/E软件是通过选定弦高值(eh・chordheight)作为逼近的精度参数，如图1为一球体，给定的两种ch值所转化的情况。对于一个模型，软件屮给定一个选取范围，一般情况下这个范围可以满足工稈要求。但是，如果该值选的太小，要牺牲处理时间及存贮空间，屮等复杂的零件都要数兆甚至数十兆左右的存贮空间。并且这种数据转换过程屮无法避免地产生错谋，

7、如某个三角形的顶点在另一三角形边的屮间、三角形不封闭等问题是实践屮经常遇到的，这给示续数据处理带來麻烦，需要进一步检查修补。U)(b)图1不同ch值时的效果⑻ch=0.05(b)ch=0.221.2三维模熨的离散处理通过专用的分层程序将三维实体模型（一般为5TL模型）分层，分层切片是在选定了制作（堆积）方向后，需对CAD模型进行一维离散，获取每一薄层片截血轮廓及实体信息。通过一簇平行平面沿制作方向与CAD模型相截，所得到的截面交线就是薄层的轮廓信息，而实体信息是通过一些判别准则来获取的。平行平面Z间的距离就是分层的厚度，也就是成型时堆积的单层厚度。在这一过稈中

8、，由于分层，破坏了切片方向CAD模型表