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1、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。3.5快速原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。3.5快速原型制造技术快速成型(RapidPrototyping)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总称，它
2、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。3.5快速原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。3.5快速原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，努力使高质量
3、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。3.5快速原型制造技术快速原型的产生背景：(1)企业竞争的需要；(2)验证设计；(3)降低制造成本。3.5快速原型制造技术快速原型与集成化的产品和过程设计概念设计初步设计数字原型虚拟制造快速原型和制造详细设计样机试制性能试验投产产品设计不宜修改信息量增加设计自由度减少集成化的产品和过程设计二、快速成型的基本原理快速原型是一种基于离散和堆积原理的制造技术。它将零件的CAD模型按一定方式离散，成为可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用物理或化学手段，将
4、这些离散的面、线段和点堆积而形成零件的整体形状。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。3.5快速原型制造技术叠层制造的基本原理表面或立体模型生成STL文件格式构建支撑(需要时)将模型分层切片(需要时)制作原型的过程：固化树脂切割薄片烧结粉末材料熔覆材料喷洒去除支架清理表面固化处理制成的零件原型快速原型的加工过程3.5快速原型制造技术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（
5、如Pro/E、UG、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3.5快速原型制造技术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。3.5快速原型制造技术图3-1不同ch值时的效果(a)ch=0.05(b)ch=0.23.5快速原型制造技术在三维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，
6、通过控制该参数，可减小曲面近似处理误差。如Pro/E软件是通过选定弦高值(ch-chordheight)作为逼近的精度参数，如图3-1为一球体,给定的两种ch值所转化的情况。3.5快速原型制造技术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3-2b），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。3.5快速原型制造技术图3-2快速成型原理图(a)零件的三维模型(b)零件被分层离散(c)支撑材料(d)采用熔积法对图(c)A-A截面加工的挤压路径3.5快速原
7、型制造技术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,获取每一薄层片截面轮廓及实体信息。平行平面之间的距离就是分层的厚度,也就是成型时堆积的单层厚度。轮廓是由求交后的一系列交点顺序连成的折线段构成。3.5快速原型制造技术由于分层，破坏了切片方向CAD模型表面的连续性,不可避免地丢失了模型的一些信息,导致零件尺寸及形状误差的产生。切片层的厚度直接影响零件的表面粗糙度和整个零件的型面精度。3.5快速原型制造技术分层后所得到的模型轮廓是近似的,而层层之间的轮廓信息已经丢失,层厚大,丢失的信息多,导致在成型过程中产生了型面误差。为
8、提高零件精度,应该考虑更小的切片层厚度。3.5快速原型制造技术3.层截面的制造与累加在计算机控制下，快速成型系统中的成型头在X-Y平面内自动按截面轮廓
