模具数控加工技术 教学课件 作者 陈子银 第6章 快速成形制造技术.ppt

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1、第6章快速成形制造技术6.1概述6.2快速模具制造技术（RT,RapidTooling）6.3基于RPM的快速模具制造方法6.4RPM快速模具制造的应用思考与练习6.1RPM概述用纸可以制造零部件，纸的强度有多大？它一撕就破，这是众所周知的常识。如果告诉你，现在有种纸比木头还硬，可以用于制造汽车零部件的样件，你信不信？这不是天方夜谭，是事实。不得不承认，随着现代科学技术的发展，人类的智慧会创造出超越普通常识的神奇神话。其实真正神奇的，是支持这个系统的技术——快速成形制造技术。快速成形制造技术是降低产品开发成本，缩短开发周期的有效

2、手段。本章主要介绍快速成形制造技术的发展状况和基于快速成形制造技术的快速模具制造方法，并结合具体实例分析其设计步骤、制作工艺及其一些关键性技术等。快速成形（RapidPrototyping,RP）技术作为一种先进制造技术，是用材料逐层或逐点堆积出零件的一种快速制造方法，又称为快速出样件技术或快速原型法。它与虚拟制造技术（VirtualManufacturing）一起，被称为未来制造业的两大支柱技术。快速成形技术对缩短新产品开发周期，降低开发费用具有极其重要的意义，有人称快速成形技术是继NC技术后制造业的又一次革命。RP技术从第一

3、台设备发展至今，并迅速地向快速成形制造（RapidPrototypingManufacturing,RPM）方向发展。快速成形制造技术是一种具有广泛应用前景的正在不断完善的高新技术。6.1.1RPM的产生与发展我国在国家自然科学基金委和国家科技部的支持下于90年代初进入RPM领域。华中科技大学、清华大学、北京隆源快速成形公司等单位在RPM设备、材料和软件方面进行了大量的研究，并先后完成了产品的开发和商品化工作，许多关键技术达到或领先国际先进水平。同时随着市场竞争的日趋激烈，该技术将会被越来越多的企业所采用，对企业的发展，发挥越来

4、越重要的作用，并将给企业带来巨大的经济效益。同时，快速成形技术作为一门多学科交叉的专业技术，其本身的发展，也将推动相关技术、产业的发展。目前，比较成熟的制造工艺有数十种。典型的有SLA立体光刻、LOM分层实体制造、SLS选区激光烧结、FDM熔融沉积制造和3DP三维印刷等。快速成形制造技术是采用分层的思想来制作三维物体，根据构成物体的方式不同，有以下几种成形方式：（1）添加成形添加成形（AddingForming）是充分利用计算机数据模型和自动成形系统相结合，采用材料添加的方法分层制造零件，可制造各种形状复杂的零件，制造周期大大缩

5、短、材料利用率高，在制造过程中不产生力，能量消耗较低。该工艺方法经不断发展和完善，形成了目前各式各样的快速制造方法。。（2）去除成形去除成形（DislodgeForming）是以金属切削工艺和特种加工工艺为代表，包括零件的传统制造方法：车、铣、刨、磨、镗、钻等工艺；特种加工：线切割、电火花、激光加工等，都是采用在原始材料上通过不同的方法去除一部分多余的材料，从而达到设计所要求的形状、尺寸和公差。也可看成零件做减法，即在毛坯上减去多余材料而获得零件。该工艺的大部分能量消耗在去除材料上，因此无功资源消耗多、成本周期长、材料浪费严重。

6、（3）受迫成形受迫成形（NetForming）是利用材料的塑性，将半固化的流体材料通过模具或压力的作用下，定形成各种形状与尺寸的零件。典型的工艺方法有注塑、吹塑、挤压、铸造、锻造、粉末冶金等。在模具制造业中，可以利用快速成形技术制得的快速成形，结合硅胶模、金属冷喷涂、精密铸造、电铸、离心铸造等方法生产模具；快速成形件也可以直接或间接制得EDM电极，用于电火花加工生产模具；快速成形技术制得的快速原型也可以直接作为模具。快速成形制造技术的进一步发展和开发工作主要在以下几方面：(1)改善快速成形系统的可靠性、生产率和制作大件能力，尤其

7、是提高快速成形系统的制作精度；(2)开发经济型的快速成形系统；(3)快速成形方法和工艺的改进以及创新；(4)快速模具制造的应用；(5)开发性能好的快速成形材料；(6)开发快速成形的高性能软件；(7)快速成形技术与CAD、CAE、CAPP、CAM以及高精度自动测量、逆向工程的一体化集成。6.1.2RPM的基本原理与特点1.RPM的基本原理RPM技术是综合CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光技术等于一体的技术，是实现从零件设计到三维实体成形制造的一体化系统技术，采用软件离散-材料堆积的原理实现零件的成形过程，其原

8、理如图6.1所示。RPM是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体的技术总称，即利用三维CAD的数据，通过快速成形机，将一层层的材料堆积成实体原型。在计算机控制下，基于离散/堆积原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。从成形角度看，零