快速成型制造技术.ppt

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1、《先进制造技术》之快速原型制造技术杨来侠4.1快速原型制造技术内涵、范围及技术地位快速原型制造技术内容提要4.2快速原型制造技术的国内外技术进展4.3基于RPM快速制造模具技术4.4快速制造金属原型零件4.1快速原型制造技术内涵、范围及技术地位4.1.1RPM技术内涵和范围4.1.2几种典型的RPM技术4.1.3RPM技术的技术地位快速成型制造技术一、简介在新产品的开发过程中，总是需要对所设计的零件或整个系统在投入大量资金组织加工或装配之前加工一个简单的例子或原型。在准备制造和销售一个复杂的产

2、品系统之前，工作原型可以对产品设计进行评价、修改和功能验证。快速成型制造技术一个产品的典型开发过程是从前一代的原型中发现错误或从进一步研究中发现更有效和更好的设计方案，而一件原型的生产极其费时，模具的准备需要几个月，一个复杂的零件用传统方法加工非常困难。RPM技术采用(软件)离散／(材料)堆积的原理，使制造零件通过离散而获得堆积的顺序、路径、限制和方式，再通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体。——离散／堆积的工作过程由CAD模型开始，先将CAD模型离散化，沿某一方向(常取Z向)切成许多层面，即分层

3、(属信息处理过程)，然后在分层信息控制下顺序加工各片层并层层结合，堆积出三维零件，该零件作为CAD模型的物理体现与之对应，此为物理堆积过程。——RPM技术中，物理堆积过程，具体是通过采用粘结、熔结、聚合作用或化学反应等手段，逐层可选择地固化树脂、切割薄片、烧结粉末、材料熔覆或材料喷洒等方式来实现的，从而快速堆积制作出所要求形状的零件(或模型)。RPM技术的过程流各种RPM技术的过程流都包括以下四个步骤：第一步：CAD模型建立；第二步：前处理(如生成STL文件格式，将模型分层切片)；第三步：快速原型

4、过程(原型制作)；第四步：后处理(如去除支架、清理表面、固化处理)。快速成型制造技术与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他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工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。快速成型制造技术一个更为人们关注的问题是一个产品从概念到可销售的成品的流程速度。同时，还有一个更为令人关心的问题是产品的高质量生产。由于这些原因，

5、努力使高质量的产品快速的进入市场就显得极为重要。快速成型技术问世这些年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。快速原型技术的优点1.快速原型作为一种使设计概念可视化的重要手段，计算机辅助设计的零件的实物模型可以在很短时间内被加工出来，从而可以很快对加工能力和设计结果进行评估。2.由于它是将复杂的三维型体转化为两维截面来解决，因此，它能制造任意复杂型体的高精度零件，而无须任何工装模具。快速原型技术的优点3.快速原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中以获得最终产品。

6、4.快速原型操作可以应用于模具制造，可以快速、经济地获得模具。5.产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现自由制造(FreeFormFabrication)，这是传统制造方法无法比拟的。二、快速成型的基本原理基于材料累加原理的快速成型的操作过程实际上是一层一层地离散制造零件。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，区别是制造每一层的方法和材料不同而已。快速成型的一般工艺过程快速成型的一般工艺过程原理如下：1.三维模型的构造。在三维CAD设计软件（如Pro/E、U

7、G、SolidWorks、SolidEdge等）中获得描述该零件的CAD文件。图7-2快速成型原理图快速成型的一般工艺过程目前一般快速成型支持的文件输出格式为STL模型，即对实体曲面近似处理,即所谓面型化(Tessallation)处理,是用平面三角面片近似模型表面。这样处理的优点是大大地简化了CAD模型的数据格式,从而便于后续的分层处理。快速成型的一般工艺过程在三维CAD设计软件对CAD模型进行面型化处理时,一般软件系统中有输出精度控制参数，通过控制该参数，可减小曲面近似处理误差。如Pro/E软

8、件是通过选定弦高值(ch-chordheight)作为逼近的精度参数，如图7-1为一球体,给定的两种ch值所转化的情况。快速成型的一般工艺过程图7-1不同ch值时的效果(a)ch=0.05(b)ch=0.2快速成型的一般工艺过程2.三维模型的离散处理。通过专用的分层程序将三维实体模型分层（图7-2b），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。快速成型的一般工艺过程图7-2快速成型原理图(a)零件的三维模型