08060407-先进制造技术论文

1先进制造技术论文学院：__经济与管理学院___班级：______08营________学号：_____08060407______姓名：______窦月________2快速成型与制造的应用Applicationofrapidprototypingandmanufacturing班级：08营学号：08060407姓名：窦月摘要目的介绍快速成型系统的原理，是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理,得到一系列的二维截面轮廓,然后用激光束或其它方法切割、固化或烧结某种状态材料,得到一层层的产品截面并逐步叠加成三维实体。还有快速成型的工艺过程、应用（实质体现），重点阐述了该项技术的应用和发展，快速成型技术在模具制造中的应用分析。快速成型技术及其应用在国内外已发展成为一项极具生命力的技术，得到了工业界的普遍关注，并将给企业带来巨大的经济效益。随着社会经济的飞速发展,模具制造在不断改善产品性能与质量的前提下应快速地适应市场的需求。快速模具技术是以快速成型技术为基础,将传统制模技术与快速成型技术的相结合,使模具的设计和制造周期缩短,具有广阔的发展和应用前景。快速成型技术在模具制造中的应用,以及计算机辅助设计快速成型模具制造的措施。快速成型技术发展中存在的问题，在快速成型中，如果提高了模型制造速度，必然会损失一定的精度，如快速成型的尺寸精度和表面光洁度等这些关键参数。快速成型技术的发展是近20年来制造领域的突破性进展，它不仅在制造原理上与传统方法迥然不同，更重要的是在目前产业策略以市场响应速度为第一的状况下，RP技术可以缩短产品开发周期，降低开发成本，提高企业的竞争力。RP技术所使用的材料也已从开始的光敏固化树脂领域扩展到其它诸如塑料、金属、陶瓷等领域，工艺也不断得到改进。关键词快速成型技术计算机辅助设计原理与工艺过程AbstractTointroducetheprinciplesofrapidprototypingsystem,basedonthethree-dimensionalCADmodelslicingelectronicprocessing,areaseriesoftwo-dimensionalcross-sectionprofile,andthenusealaserbeamorothermeanscutting,curingorsinteringastateofmaterial,byalayerofproductsandgraduallysuperimposedasthree-dimensionalcross-sectionentity.Therearerapidprototypingprocess,theapplication(inrealtermsreflect),focusesontheapplicationofthetechnologyanddevelopment,rapidprototypingtechnologyintheapplicationofmoldmaking.Rapidprototypingtechnologyanditsapplicationathomeandabroadhasbecomeaveryviabletechnology,hasbeenthegeneralconcernoftheindustry,andbringhugeeconomicbenefitstotheenterprise.Withtherapidsocialandeconomicdevelopment,moldmanufacturinginthecontinuousimprovementofproductperformanceandqualityofthepremiseshouldbetoquicklyadapttomarketdemand.RapidToolingtechnologyisbasedonrapidprototypingtechnology,thetraditionaltoolingandrapidprototypingtechnologycombinetomakethemolddesignandmanufacturingcycletime,hasabroaddevelopmentandapplicationprospects.Rapidprototypingtechnologyinmanufacturingofmoldanddiemanufacturingcomputer-aideddesignmeasuresforrapidprototyping.Developmentofrapidprototypingtechnologyproblems,intherapidprototyping,ifthemodelimprovedmanufacturingspeed,inevitablysomelossofaccuracy,suchastherapidprototypingofdimensionalaccuracyandsurfacefinishsuchasthesekeyparameters.Rapidprototypingtechnologyinthelast20years,abreakthroughinmanufacturing,notonlyinmanufacturingprincipleswiththetraditionalmethodisverydifferent,butmoreimportantlyinthecurrentindustrialpolicyresponsetomarketconditionsasthefirst,RPtechnologyshortenproductdevelopmentcycles,reducedevelopmentcostsandimprovethecompetitivenessofenterprises.RPtechnologyisalsousedmaterialfromthephotosensitiveresinbeganspreadingtootherareassuchasplastics,metals,ceramicsandotherfields,technologyhasbeenimproved.KeywordsRapidPrototypingTechnologyComputerAidedDesignPrinciplesandprocess3引言快速成型技术(以下简称RPM)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术，它采用离散堆积原理，将所设计物体的CAD模型转化成实物样件。由于RPM采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理，对物体构成复杂性不敏感，因此物体越复杂越能体现它的优越性。随着机械产品和设备的高速、高效、精密、轻量化和自动化方向的迅猛发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新周期愈来愈短。如何能根据市场的要求，在尽可能短的时间内设计、制造出产品的样品，已成为制造业的关键问题，谁能开发出市场需要的新产品，谁就能赢得市场。而新产品快速开发的速度，取决于新产品零件的快速制造速度。快速成型（RP）就是集CAD/CAM、CNC、激光、新材料等先进技术于一体的一种现代先进制造技术。该技术改变了传统的利用材料去除和材料转移等获得零件方法，利用分层制造、逐层叠加成形的原理，可以自动、直接、精确、快速地将设计思想转变成具有一定功能的原型实物零件，制造速度、制造成本基本与零件的复杂程度无关，从而可以对实物零件进行快速功能验证、市场评估、修改定型，用定型零件进行模具（RT）制造可以实现零件的批量生产。因此，采用该技术可以大大缩短新产品的研究开发周期，降低研究开发的成本。以RPM为技术支撑的快速模具制造RT(RapidTooling)也正是为了缩短新产品开发周期，早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。由于产品开发与制造技术的进步，以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向，使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。例如，汽车、家电、计算机等产品，采用快速模具制造技术制模，制作周期为传统模具制造的1/3～1/10，生产成本仅为1/3～1/5。所以，工业发达国家已将RPM/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一，我国也已开始了快速制造业的研究与开发应用工作。正文一、快速成型技术的原理快速成型技术是将计算机技术、CAD、机械工程、数控技术、检测技术、激光技术和材料科学等集合为一体的高新技术。近年来,该技术在国内外得到了迅速的发展,并将成为21世纪制造业的重要组成部分。其原理是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理,得到一系列的二维截面轮廓,然后用激光束或其它方法切割、固化或烧结某种状态材料,得到一层层的产品截面并逐步叠加成三维实体。RP技术摒弃了传统机械加工的材料“去除”加工法,而采用全新的材料增长加工法,将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合,它从成型原理上提出了一个全新的思维模式,是一个从离散到堆积的过程。目前世界上投入应用的快速成形的方法有十多种，主要包括立体印刷(SLA-StereoLithgraphyApparatus)、分层实体制造(LOM—LaminatedObjectManufacturing)、选择性激光烧结(SLS—SelectiveLaserSintering)、熔化沉积制造(FDM—FusedDepositionModeling)、固基光敏液相(SGC—SolidGroundCuring)等方法。随着快速成形技术的持续发展，它的应用已从单一的模型制作向快速模具制造(RapidTooling，简称RT)及快速铸造(QuickCasting，简称QC)等多用途方向发展，其应用领域涉及航空、航天、机械、汽车、电子、建筑、医疗及美术等行业。二、快速成型工艺过程在快速成型工艺过程中,由于系统是由三维CAD模型直接驱动,因此首先要构建所加工工件的三维CAD模型。该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件直接构建,也可以将现有产品的二维图样进行转换而形成三维模型,或对产品实体进行激光扫描、断层扫描,得到点4云数据,然后利用反求工程的方法来构造三维模型。其次是三维模型的近似处理,由于产品往往有一些不规则的自由曲面,加工前要对模型进行近似的处理,以方便后续的数据处理工作。由于格式文件格式简单、实用,目前已经成为快速成型领域的标准接口文件。它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型,每个小三角形用3个顶点坐标和一个法向量来描述,三角形的大小可以根据精度要求进行选择。文件有二进制码和ASCn码两种输出形式,二进制码输出形式所占的空间比ASCn码输出形式的文件所占用的空间小得多,但ASCn码输出形式可以阅读和检查。典型的CAD软件都带有转换和输出STL文件的功能。后是三维模型的切片处理,根据被加工模型的特征选择合适的加工方向,在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型,以便提取截面的轮廓信息。间隔一般常用0.1mm。间隔越小,成型精度越高,但成型时间也越长,效率就越低,反之则精度越低,但效率高。最后成型加工与零件的后处理,根据切片处理的截面轮廓,在计算机控制下,相应的成型头按各截面轮廓信息做扫描运动,在工作台上一层一层地堆积材料,然后将各层相粘结,最终得到原型产品。成型零件的后处理是从成型系统里取出成型件,进行打磨、抛光、涂挂,或放在高温炉中进行后烧结,进一步提高其强度。三、快速成型技术的应用的实质体现目前RP技术的发展水平而言，在国内主要是应用于新产品（包括产品的更新换代）开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完成从产品的概念设计（或改型设计）――造型设计――结构设计――基本功能评估――模拟样件试制这段开发过程。对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制，或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚至将产品小批量