先进制造技术 教学课件 作者 李伟 第4章-快速原型技术.ppt

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1、第1章绪论第2章制造自动化技术第3章微细加工技术第4章快速原型技术第5章工业机器人第6章虚拟制造技术第7章纳米技术第8章压电驱动与控制技术第9章绿色制造技术第4章快速原型技术中国农业大学先进制造技术第4章快速原型技术4.1概述4.2快速原型的软件技术4.3SLA工艺中国农业大学4.4LOM工艺4.5SLS工艺4.6FDM工艺4.7RP技术的应用4.8RP技术的发展趋势4.1概述中国农业大学快速原型技术RapidPrototypingRP技术快速成形技术4.1概述4.1.1快速原型技术的基本原理4

2、.1.2快速原型技术的典型方法4.1.3快速原型技术的特点中国农业大学4.1.1快速原型技术的基本原理传统的零件加工过程是先制造毛坯，然后经切削加工，从毛坯上去除多余的材料得到零件的形状和尺寸，这种方法统称为材料去除制造。快速原型技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法，而基于“材料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的组合，它能在CAD模型的直接驱动下，快速制造任意复杂形状的三维实体，是一种全新的制造技术。其成型过程为：中国农业大学逐层堆积制造建立零件的三维CAD模型模型Z

3、向离散（分层）4.1.1快速原型技术的基本原理中国农业大学快速原型工艺流程4.1.2快速原型技术的典型方法中国农业大学1．光固化成形工艺StereolithographyApparatus，简称SLA，也称立体光刻使用材料：液态光敏树脂4.1.2快速原型技术的典型方法中国农业大学2．叠层实体制造工艺LaminatedObjectManufacturing，简称LOM，也称分层实体制造使用材料：片材，如纸、塑料薄膜等4.1.2快速原型技术的典型方法中国农业大学3．选择性激光烧结工艺Selectiv

4、eLaserSintering，简称SLS，也称选区激光烧结使用材料：粉末状材料4.1.2快速原型技术的典型方法中国农业大学4．熔融沉积制造工艺FusedDepositionModeling，简称FDM使用材料：塑料丝4.1.2快速原型技术的典型方法中国农业大学5．三维印刷工艺ThreeDimensionalPrinting，简称3DP其工作过程类似于喷墨打印机3DP工艺原理采用3DP工艺制作的结构陶瓷制品4.1.2快速原型技术的典型方法中国农业大学6．弹道微粒制造工艺BallisticPart

5、icleManufacturing，简称BPM4.1.3快速原型技术的特点中国农业大学成型速度快，可迅速响应市场；产品制造过程几乎与零件的复杂程度无关；产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品开发和单件小批量生产。整个生产过程数字化、柔性化；无切割、噪音和震动等，有利于环保。与传统方法相结合，可实现快速铸造，快速模具制造、小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。4.2快速原型的软件系统中国农业大学快速原型的软件系统CAD造型软件：分层处理软件：成形控制软件：进行零件的三维设计进行分层

6、计算以获取层片信息进行加工参数设定、生成数控代码、控制实时加工4.2.1产品三维模型构造及其近似处理中国农业大学1．产品的三维模型构造根据产品的要求在CAD软件平台设计三维模型根据二维图样构建三维模型采用逆向工程技术构建三维模型4.2.1产品三维模型构造及其近似处理中国农业大学2．三维模型的近似处理用一系列小三角平面来逼近模型上的自由曲面，每一个小三角形由三个顶点和一个法矢量来表示，三角形的大小可以选择，从而得到不同的曲面近似精度。经近似处理的三维模型文件格式为STL，典型的商品化CAD系统都有

7、STL文件输出的数据接口4.2.1产品三维模型构造及其近似处理中国农业大学STL输出的误差在Pro/E中输出STL文件4.2.2分层处理软件中国农业大学由于快速原型是按一层层截面轮廓来进行成形，因此，加工前必须从三维模型上，沿成形的高度方向，每隔一定的间隔进行分层切片处理，以获得截面的轮廓。分层间隔选取的范围为0.05mm～0.5mm，常用的是0.1mm左右。间隔愈小，精度愈高，但成形时间愈长。各种快速原型系统都带有分层处理软件，能将CAD模型以片层方式来描述，这样，无论零件多么复杂，对于每一层

8、来说，都是简单的平面。4.2.3成型控制软件中国农业大学成形控制软件根据所选的数控系统将分层处理软件生成的二维层片信息即轮廓与填充的路径生成NC代码，与工艺紧密相连，是一个工艺规划过程。快速原型扫描路径规划的主要内容包括刀具尺寸补偿和扫描路径选择，其核心算法包括二维轮廓偏置算法和填充网格生成算法。算法的要求是合理性、完善性和鲁棒性，算法的好坏直接影响数据处理效率，生成结果则直接决定成形加工效率。4.3SLA工艺中国农业大学SLA工艺于1984年由CharlesHull提出并获美国专利，1988年