快速原型技术的原理课件.ppt

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1、快速原型技术主讲倪俊芳第一讲原型的概念第二讲快速原型技术的产生背景第三讲快速原型技术的原理第四讲快速原型技术的特点第五讲快速原型技术的发展现状第六讲快速原型技术的发展趋势第一讲原型的概念原型（prototype）是指用来建造未来模型或系统基础的一个初始模型或系统。美国麻省理工学院KTULrich认为，原型是产品在我们感兴趣的一维或多维空间中的一种表示。换句话说，产品开发人员认为有意义的产品在某方面的表示，都可以看作是原型，即包括了从概念设计到具有完整功能制品的有形和无形的表示。根据上述定义，原型可以分为物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接为产品的有形实体表示。物理原型是实际存在的，可以进

2、行检测和试验，在视觉和触觉上都类似于产品。分析原型是产品非有形表示。实际中分析原型没有被制造出来，但它们是以仿真、视觉图像、方程或分析结果表示的。在大多数情况下，原型是指物理原型，即是物体在三维空间的实物表示。原型是能基本代表零部件性质和功能的试验件，从表面质量、色彩等方面可具有零部件的特征，但不具备或不完全具备零部件的功能。零部件是最终产品，具有最佳特性、功能和成本。原型一般数量较少，主要用于实体观察、分析、试验、校核、展示、直接使用或间接制造模具。与二维图纸相比，原型可以对于产品设计和开发过程提供许多有价值的资料。在设计部门内部、其他部门以及市场上的用户之间，原型是交流设计概念的最好的工

3、具。第二讲快速原型技术的产生背景由于全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分剧烈,产品开发周期的长短直接影响到一个企业的生死存亡.另一方面,一个新产品在开发过程中,总是要经过对初始设计的多次修改,才能真正推向市场.因此,客观上需要一种可以直接地将设计数据快速转化为三维实体的技术.这样,不但可以快速直观地验证设计的正确性,而且可以向客户、甚至仅仅是有意向的潜在客户提供未来产品的实体模型,从而达到迅速占领市场的目的.快速原型技术(RapidPrototyping,简称RP)就是在这样的社会背景下1988年诞生于美国,迅速扩展到欧洲和日本,并于90年代初期引进我国.第三讲：快速原型技术的原理首先将C

4、AD设计出来的三维实体模型数据(STL文件)按一定方向分层为层片模型数据(CLI文件).快速原型的成型机根据这些数据,利用特定的材料,一个薄层一个薄层地创建出实体,每一个薄层都贴合粘结到前一个薄层上,直至完成整个实体的创建。而根据原型的制造原理,快速原型技术有如下几个主要类别:立体印刷成形(StereoLithographyAppara2tus,SLA)又称立体光刻、光敏液相固化,其基本原理是采用光敏树脂原料,以计算机控制下的紫外激光按原型各分层截面的轮廓轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应而固化形成固体薄层截面,而后向下或向上移动工作台,在刚刚固化的树脂表面布放一层新的液态树脂

5、,再进行新一层扫描、固化,如此重复直至整个原型制造完毕。层合实体制造(Lami2natedObjectManufacturing,LOM),又称分层实体造型、分层物体制造等,其基本原理是将单面涂有热熔胶的薄膜材料或其他材料的箔带切割成欲制原型在该层平面的轮廓,再通过加热辊加热,使刚刚切好的一层与下面的已切割层粘接在一起,通过逐层切割、粘合、剥离,最后得到欲求的原型。选域激光烧结(SelectedLaserSintering,SLS),其基本原理是借助精确引导的激光束使材料粉末烧结或熔融后凝固形成三维原形或制件。熔融沉积造型(FusedDepositionModeling,FDM),又称熔化堆

6、积法、熔融挤出成模,其原理为采用热熔喷头,使半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径挤压沉积在指定的位置凝固成形,逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。此外,还有三维喷涂粘接(三维打印、陶瓷壳法)、焊接成形技术(熔化成形、全焊缝金属零件制造技术)、掩膜光刻、数控加工等第四讲快速原型技术的特点与传统的机械加工方法相比，快速原型技术具有以下优点：（1）由CAD模型直接驱动（或从实体反求获得模型）到制成原型上，速度要快的多；（2）可快速成型任意复杂的三维几何实体，不受传统加工方法中刀具无法达到某些型面的限制。（3）采用“分层制造”的方法，通过分层，把三维成型问题转化为二维平面成型问题来解决；（4）

7、制造过程的高柔性，可选材料的广泛性；（5）突出的技术经济效益。它使得零件的复杂程度和生产批量与原型制造成本基本无关，有利于把握商机；此外，RP属于非接触加工，无需金属切削所需的刀具、夹具，制造过程无振动、无噪音，环保效益明显（6）广泛的应用领域。它不仅在制造业的产品造型和模具设计制造领域，而且在工业设计、材料工程、医学、建筑工程和航空领域有广泛的应用前景。第五讲快速原型技术的发展现状快速原型制造（RPM）是当