培訓(xùn)-先進制造技術(shù)加工

1、先進制造加工技術(shù)先進制造加工技術(shù)1. 前前 言言p 用機器代替手工，從作坊形成工廠p 從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式p 從單機自動化到柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造p 生產(chǎn)規(guī)模：批量變化p 生產(chǎn)方式：勞動密集型設(shè)備密集型信息密集型知識密集型 p 制造裝備 ：手工機械化 剛性柔性 智能化p精密潔凈鑄造技術(shù)p精確高效金屬塑性成型工藝p高效焊接與切割技術(shù)p優(yōu)質(zhì)表面改性技術(shù)p超高速加工技術(shù)p超精密加工技術(shù)p非傳統(tǒng)加工技術(shù)p快速原形制造技術(shù)p虛擬成型與加工技術(shù)1. 前前 言言2. 加工、成形制造技術(shù)加工、成形制造技術(shù) 將原材料、半成品加工成為產(chǎn)將原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法和過程。品的方

2、法和過程。 成形工藝成形工藝l去除成形去除成形l受迫成形受迫成形l堆積成形堆積成形l生成成形生成成形加工精度不斷提高加工精度不斷提高加工速度得到提高加工速度得到提高材料科學(xué)的變革材料科學(xué)的變革重大裝備促進重大裝備促進大型、大容量、高效率大型、大容量、高效率優(yōu)質(zhì)清潔表面工程優(yōu)質(zhì)清潔表面工程熱成形過程數(shù)值模擬熱成形過程數(shù)值模擬5um(3um) 5um(3um) 精密加工精密加工0.3-3um0.3-3um超精密超精密0.03-0.3 0.03-0.3 納米納米0.03um0.03um2.1 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 成形技術(shù)鑄造：輕量化、精確化、強韌化、復(fù)合化、無污染 鍛造：凈成形 CAE相結(jié)

3、合 焊接：高能密度焊接發(fā)展，柔性化、智能化、自動化 快速原型、激光表面處理 計算機模擬、虛擬制造2.1 2.1 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢3 精密潔凈鑄造工藝精密、潔凈、高效 無機化學(xué)粘接劑型砂水玻璃、水泥 有機化學(xué)粘接劑型砂植物油 金屬型鑄造工藝 擠壓鑄造技術(shù) 消失（氣化）模）鑄造技術(shù)3.1 壓力鑄造 高壓力：幾到幾十 Mpa 5000 Mpa 短時間：0.02s0.2s 高速度：0 .5m/s50m/s 120m/s3.1 壓力鑄造 開發(fā)新型的壓射控制系統(tǒng)（致密薄件） 新壓鑄工藝（消除缺陷，提高質(zhì)量） 開發(fā)和應(yīng)用新的壓鑄合金材料（金屬基復(fù)合材料MMCs、壓鑄鎂合金、高鋁鋅基合金） 開發(fā)和

4、應(yīng)用快速原型制造技術(shù) 開展CAD/CAM/CAE系統(tǒng)研究與應(yīng)用3.2 擠壓鑄造技術(shù) 1937蘇聯(lián)問世液態(tài)金屬模壓液壓模鍛液壓鑄造 定義：澆入金屬型中的液態(tài)金屬，在通過沖頭傳遞壓力作用下進行填充、成型和凝固結(jié)晶。特點 尺寸精度高、粗糙度低 鑄件在凝固過程中能得到有效補縮、無鑄造缺陷 組織致密性好、晶粒細化、力學(xué)性能好 無澆冒口，減少液態(tài)金屬消耗3.3 消失模鑄造（消失模鑄造（EPC）原理：原理：l 發(fā)泡成型機制成泡末塑料模樣（鑄件和澆注系統(tǒng)模樣）發(fā)泡成型機制成泡末塑料模樣（鑄件和澆注系統(tǒng)模樣）l 粘結(jié)成實體模組、涂刷特制涂料、干燥粘結(jié)成實體模組、涂刷特制涂料、干燥l 放入特制砂箱、填入干砂放入特

5、制砂箱、填入干砂l(fā) 三維振動緊實、抽真空澆鑄三維振動緊實、抽真空澆鑄l 泡沫模型氣化消耗被金屬置換泡沫模型氣化消耗被金屬置換特點特點u近無余量新型成型近無余量新型成型 工藝（無須取模、無分型面、無泥工藝（無須取模、無分型面、無泥砂芯、無飛邊、無拔模斜度、重量減少砂芯、無飛邊、無拔模斜度、重量減少30-40%30-40%）u鑄件精度高、缺陷少鑄件精度高、缺陷少u無環(huán)境公害，易實現(xiàn)清潔生產(chǎn)無環(huán)境公害，易實現(xiàn)清潔生產(chǎn)u方便逐漸結(jié)構(gòu)設(shè)計（通過粘結(jié)一次鑄造）方便逐漸結(jié)構(gòu)設(shè)計（通過粘結(jié)一次鑄造）u簡化砂處理工序、減少占地面積、降低設(shè)備費用簡化砂處理工序、減少占地面積、降低設(shè)備費用4 精確高效金屬塑性成型工

6、藝 傳統(tǒng)：雜制軋制、擠壓、拉拔、鍛造、沖壓 超塑成型、等溫成型、輥鍛和鍥橫軋技術(shù)、粉末成型工藝4.1 超塑等溫成形 超塑性：材料在低載荷作用下，拉伸變形的伸長率大于100%（黑色：40%、有色：60% 已知材料200多種（鋅、鋁、銅、鈦合金） 關(guān)鍵在：材料成形特點成形特點 形狀復(fù)雜的工件可一次成形形狀復(fù)雜的工件可一次成形 組織細小、均勻、性能好、穩(wěn)定組織細小、均勻、性能好、穩(wěn)定 變形抗力小變形抗力小-無加工硬化無加工硬化 流動應(yīng)力對應(yīng)變速率的變化敏感流動應(yīng)力對應(yīng)變速率的變化敏感 制件精度高制件精度高超塑性分類超塑性分類 微晶組織超塑（恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性）微晶組織超塑（恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性

7、） 晶粒小于晶粒小于10um 10um ，變形溫度大于，變形溫度大于0.5Tm0.5Tm（材料熔點溫（材料熔點溫度）恒定，應(yīng)變速率低度）恒定，應(yīng)變速率低 相變超塑性（變溫超塑性或動態(tài)超塑性）相變超塑性（變溫超塑性或動態(tài)超塑性） 在一定的溫度和負荷下，反復(fù)循環(huán)相變而獲得高伸在一定的溫度和負荷下，反復(fù)循環(huán)相變而獲得高伸長率。普通碳鋼長率。普通碳鋼160160次循環(huán)伸長率達到次循環(huán)伸長率達到500%500% 其它超塑性材料其它超塑性材料超塑性工藝應(yīng)用超塑性工藝應(yīng)用氣壓成形氣壓成形原理：原理：使毛坯的外側(cè)或內(nèi)側(cè)形成一個封閉的使毛坯的外側(cè)或內(nèi)側(cè)形成一個封閉的壓力空間，在壓縮空氣的氣壓作用下，坯料壓力空間

8、，在壓縮空氣的氣壓作用下，坯料產(chǎn)生超塑性變形，逐步向模具型面靠近，直產(chǎn)生超塑性變形，逐步向模具型面靠近，直至同模具完全貼合，形成零件至同模具完全貼合，形成零件凸模法、凹模法凸模法、凹模法真空成型真空成型4.2 粉末成形工藝 粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（混合物）作為原料，經(jīng)過成形燒結(jié)，制取金屬材料、復(fù)合材料的工藝技術(shù)其生產(chǎn)工藝與陶瓷工藝類似金屬陶瓷法基本工序1. 原料粉末制取2. 將金屬粉末成形坯塊3. 燒結(jié)使制品具有最終的物理、化學(xué)和力學(xué)性能粉末冶金鍛造工藝 原理：金屬粉末經(jīng)壓實后燒結(jié)，在用燒結(jié)體作為鍛造毛坯進行鍛造粉末冷壓燒結(jié)加熱鍛造 熱處理 機加工成品準(zhǔn)備預(yù)制坯制取預(yù)制坯鍛造后處理

9、與加工4 高效優(yōu)質(zhì)焊接切割技術(shù) 精密焊接 特殊環(huán)境下焊接 現(xiàn)代切割技術(shù)4.1 精密焊接 激光焊接激光加熱焊接部位 電子束焊接在真空條件下，聚焦后被加速的電子束高速沖擊工件焊接部位 擴散焊接可連接物理化學(xué)性能差別很大的異種材料，固態(tài)焊接方法（如陶瓷與金屬） 焊熔近終成形快速成形方法之一4.2 特殊環(huán)境下焊接 空間焊接 水下焊接4.3 現(xiàn)代切割技術(shù) 激光切割 等離子切割 超聲切割 高壓水射流切割4.4 激光切割 利用聚焦的高功率密度光束照射工件，使被照射處的材料迅速熔化、氣化、燒蝕或達到燃點，同時借助光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)4.5 等離子切割 等離子：是高度電離的氣體，是由氣體原子或分子電離

10、后，離解成帶正電荷的離子和負電荷的電子所組成，正負電荷相等，因此稱為等離子。 原理：利用高溫、高速的等離子弧及其焰流使工件材料融化、蒸化緩和氣化并被吹離機體。 等離子體能量高度集中，電流密度高、等離子弧溫度高（11000-28000度）普通電弧5000-8000度、速度高（800-2000m/s)特點 能切割氧氣割難以切割的各種金屬材料 切割厚度不大的金屬時，速度快，是普通切割的5-6倍 切割面光潔、熱變形小 切口寬度和切割斜角較大，與切割厚度有關(guān) 切割厚度不及氣割4.6 超聲切割 原理：利用超聲振動的工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中，產(chǎn)生磨料的沖擊、震顫、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用去除材

11、料，特別適合硬脆材料切割特點 適合加工硬脆材料，尤其適合非金屬硬脆材料，或硬質(zhì)耐熱導(dǎo)電材料，但加工效率低 切削力小切割應(yīng)力、熱小，粗糙度低（0.63-0.08）尺寸精度正負0.03mm,也適合加工薄壁、窄縫、低剛度零件 工具可用軟材料做成復(fù)雜形狀，無相對運動，可加工復(fù)雜型腔和型面 比金剛石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟性好4.7 高壓水射流切割 原理：利用水或水中加添加劑的液體，經(jīng)水泵至增壓器，再經(jīng)儲掖蓄能器使高壓液體流動平穩(wěn)，最后有人造藍寶石噴嘴形成300-900m/s的高速液體束流，噴射到工件表面，從而去除材料的加工。 高速液體束流能量密度：102W/mm2 流量 7.

12、5L/min特點 加工精度高:0.075-0.1mm，切邊質(zhì)量好 液體束流能量密度高，流速高，工件切縫窄0.075-0.4mm 加工產(chǎn)物混入液體排出，無灰塵、無污染 加工區(qū)溫度低，不產(chǎn)生熱量，適合木材、紙張、皮革材料的加工 設(shè)備簡單、操作方便，易實現(xiàn)數(shù)控加工5. 表面工程技術(shù) 定義：通過改變固態(tài)金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu) ，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程 理論基礎(chǔ)：表面分析技術(shù)、表面物理、表面化學(xué) 應(yīng)用理論：表面失效分析、摩擦與磨損理論、表面腐蝕與防護理論、表面結(jié)合和復(fù)合理論 目的：弄清各類固態(tài)材料表面失效機理，并綜合運用各種表面技術(shù)提高材料的抵御環(huán)境作用的能力，實施特定的表

13、面加工來制造構(gòu)件、另部件和元器件方法 覆蓋層技術(shù)：電鍍、電刷鍍、涂裝、粘結(jié)、堆焊、噴涂、塑料粉末涂敷、搪瓷涂敷、真空鍍膜、鍍膜，貼片 機械、物理化學(xué)方法：改變材料形貌、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)噴丸、熱處理、激光表面處理、等離子擴滲處理 綜合兩種或以上方法的復(fù)合表面處理：等離子噴涂與激光輻射、熱噴涂與噴丸、化學(xué)熱處理與電鍍、化學(xué)熱處理與氣相沉積5.1 表面改性技術(shù) 指采用某種工藝手段使材料表面獲得與基體材料的組織結(jié)構(gòu)、性能不同的一種技術(shù)。既發(fā)揮基體的力學(xué)性能，又獲得表面的各種特殊性能 傳統(tǒng)方法：噴丸、表面熱處理、化學(xué)熱處理 清潔技術(shù)：等離子體、激光、電子束等5.2 表面覆層技術(shù) 在工件表面制

14、備各種特殊功能的覆蓋層，用極少量材料達到大量昂貴整體材料所能起到或難以起到的作用，同時極大地降低制造成本廣泛用于修復(fù)產(chǎn)品6 超高速加工技術(shù) 定義：采用超硬材料刀具、磨具和能可靠實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化、高柔性的制造設(shè)備，以極大提高切削速度來達到提高切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。（標(biāo)志） 范圍：鋁合金20007500 m/min 鑄鐵9005000 m/min 鋼 6003000 m/min ，鈦合金1501000 m/min 車削7007000 m/min ，銑削3006000 m/min 鉆削2001100 m/min ，磨削150m/s6.1 超高速加工關(guān)鍵技術(shù) 超高

15、速切削機理 大功率超高速主軸單元 高加減速直線進給電機 超硬耐磨長壽命刀具材料及結(jié)構(gòu) 安全裝置以及高性能CNC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)6.2 超高速切削機理 薩洛蒙曲線A不能切削B區(qū)高速切削C區(qū)切削速度切削溫度6.3 大功率超高速主軸單元 主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承 超過高速主軸系統(tǒng)動態(tài)特性及熱態(tài)特性 柔性主軸及其軸承的彈性支撐技術(shù) 潤滑與冷卻技術(shù) 主軸系統(tǒng) 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計、虛擬設(shè)計技術(shù) 美國福特臥式加工中心（動靜壓軸承）15000rpm 日本東莊大學(xué)CNC平磨3000，東芝氣浮軸承30000 德國KAAP公司磁懸浮軸承60000100000rpm6.4 高加減速直線進給電機 侍服驅(qū)動技術(shù) 滾動元件技術(shù)

16、監(jiān)測單元技術(shù) 安全防護技術(shù) 冷卻潤滑技術(shù) 從 812 m/min 發(fā)展到3050 m/min 一般 1820 m/min 60 m/min 7 超精密加工技術(shù) 一般加工 10um, Ra 0.3-0.8um 精密加工 10um-0.1um, Ra 0.3-0.03um 超精密加工 0.1-0.01um Ra 0.03-0.05um 納米加工 10-3um Ra 0.005um7.1 關(guān)鍵技術(shù) 加工方法與機理（微量切除表層） 材料技術(shù): 加工工具與被加工材料 加工設(shè)備及其基礎(chǔ)元件7.2 7.2 超精密加工方法超精密加工方法 根據(jù)加工方法的機理和特點，超精密加工方法可分為以下3類：n去除加工n結(jié)合

17、加工n變形加工 超精密加工技術(shù)分類u非機械超精密加工:微細電火花加工、微細超聲加工、激光束加工等非傳統(tǒng)加工方法的精密化、微型化，即超精密特種加工。u機械超精密加工:金剛石刀具超精密切削、砂輪超精密磨削、精密研磨和拋光等傳統(tǒng)加工方法的精密化、微型化1 超精密切削加工 超精密切削加工主要是指金剛石刀具超精密車削。應(yīng)用范圍:軟金屬材料,如銅、鋁等以及光學(xué)玻璃、大 理石等非金屬材料。 金剛石車床具備的條件:p很高的運動平穩(wěn)性,p很高的定位精度:主軸精度和溜板運動精度比一般機床高出幾個數(shù)量級p重復(fù)精度:采用激光位移,激光干涉測量裝置測定,有反饋裝置 切削機理：切削深度小,一般在微米級。切削表面基本由工具

18、的擠光作用形成，切削表面的輪廓是在垂直于切削方向的平面內(nèi)工具輪廓的復(fù)映。目前廣泛應(yīng)用的金剛石車床：p莫爾金剛石車床p普奈莫MSG-325型p超精密非球面金剛石車床。2 超精密磨削和磨料加工加工機理：利用細粒度的磨粉和微粉主要對黑色金屬、硬脆 材料等加工，得到高尺寸精度、高質(zhì)量表面、高 形狀精度，并能顯著提高零件的加工效率。 超精密磨削和磨料加工分類：固結(jié)磨料加工：將微粉與粘結(jié)劑粘接在一起，形成一 定的形狀并具有一定強度，再采用燒 結(jié)、粘結(jié)、涂敷等方法形成砂輪、砂 條、砂帶等模具；游離磨料加工：磨?；蛭⒎鄄皇枪探Y(jié)在一起，成游離 狀態(tài)。 加工精度：0.1m以下u 表面粗糙度Ra：0.025m以下砂

19、輪磨削機理：主要靠砂輪精細修正得到大量 的、等高性很好的超精密微刃，實現(xiàn)了微量切削作用，經(jīng)過磨削一定時間后，形成了大量的半鈍化刃，起到了摩擦拋光作用，最后又經(jīng)過光磨作用進一步進行了精細的磨擦拋光，從而獲得了高質(zhì)量表面。1) 超精密砂輪磨削技術(shù)2) 超精密砂帶磨削技術(shù)u基本原理: 隨著砂帶制作質(zhì)量的迅速提高，砂帶上砂 粒的等高性和微刃性較好，并采用帶有一定彈 性的接觸輪材料，使砂帶磨削具有磨削、研磨和拋光的多重作用，從而可達到高精度和低表面粗糙度值。3) ELID超精密鏡面磨削技術(shù)ELID(電解在線休整）技術(shù)基本原理：n利用在線的電解作用對金屬基砂輪進行修整，在磨削過程中在砂輪和工具電極之間澆注

20、電解液并加以直流脈沖電流，使作為陽 極的砂輪金屬結(jié)合劑產(chǎn)生陽極溶解效應(yīng)而被逐漸去除，使不受電解影響的磨料顆粒凸出砂輪表面，從而實現(xiàn)對砂輪的修整，并在加工過程中始終保持砂輪的鋒銳性。4) 電泳磨削技術(shù)n主要原理: 基于超微磨粒電泳效應(yīng)的磨削技術(shù)n磨削機理: 利用超細密粒的電泳特性，在加工過程中使磨粒在電場力作用下向磨具表面運動，并在磨具表面沉積形成一超細磨粒吸附層，利用磨粒吸附層對工件進行磨削加工，同時新的磨粒又不斷補充,從而使微刃始終保持鋒利尖銳。5) 游離磨料加工方法典型加工方法:超精密研磨和拋光技術(shù)1. 超精密研磨技術(shù) 加工誤差:達 0.1m以下 表面粗糙度Ra:達0.02m以下u 研磨機

21、理:主要是磨粒的擠壓使被加工表面產(chǎn)生塑 性變形，以及有化學(xué)作用時反復(fù)去除工件表 面生成的氧化膜。2. 軟質(zhì)磨粒機械拋光u典型方法：彈性發(fā)射加工u實質(zhì)：是磨粒原子的擴散作用和加速的微小 粒子彈性射擊的機械作用的綜合結(jié)果。3. 磁流體拋光u原理：將非磁性材料的磨?；烊氪帕黧w中，置于有磁場梯度的環(huán)境內(nèi)，則非磁性磨粒受磁浮力作用向低磁力方向移動，與工件間產(chǎn)生相對運動，使磨粒對工件的表面產(chǎn)生拋光加工。 3 超精密特種加工n方法本質(zhì)：是將電、磁、聲、光、熱等物理能量及化學(xué)能量或其組合甚至與機械組合直接施加在被加工部位上，從而使材料被去除、變形及改變性能等的非傳統(tǒng)超精密加工方法。n主要包括：高能束加工：電子

22、束、激光束微細加工 激光加工等單一能量加工：電火花加工，超聲波加工等復(fù)合加工：超聲電解研磨，磁力電解研磨加工等7.3 超精密加工機床與設(shè)備n 超精密加工機床技術(shù)是超精密加工中最關(guān)鍵的技術(shù)，決定超精密加工技術(shù)的水 平。n 目前水平較高代表作是：u1983年研制成功的DTM-3型大型超精密金剛石車床 最大可加工2100mm，質(zhì)量4500kg的工件 加工精度：可達到形狀誤差為28nm 圓度和平面度為12.5nm， 表面粗糙度Ra4.2nm。n 機床需具備條件：高精度、高剛度、高穩(wěn)定性 高自動化n超精密機床的基礎(chǔ)元部件技術(shù)是其關(guān)鍵，如機床超精密運動部件，超精密微量進給裝置等。n超精密機床中的最重要的設(shè)

23、備之一是加工刀具（金剛石刀具）需具備條件： 刀具刃口的鋒利性 切削刃的粗糙度 刀具與被切削材料親和性 刀具的切削刃強度高、耐磨損7.4 超精密加工的檢測和誤差補償技術(shù) 超精密加工要達到亞微米級和納米級的加工精度，測量精度要比加工精度高一個數(shù)量級。超精密加工中的測量包括：u機床超精密部件運動精度的檢測：主軸，導(dǎo) 軌等u加工精度的直接檢測：如直線度 ，圓度，回轉(zhuǎn)精度等 超精密加工正逐步采用在線檢測技術(shù)和誤差補償方法來提高加工精度。 u誤差補償技術(shù) 允許機床誤差存在,通過分析、檢測和建模，獲得機床的誤差估算，利用不同誤差估算，對制造誤差進行適當(dāng)補償，達到提高制造精度的目的。 一般分為靜態(tài)和動態(tài)兩種補

24、償方式。7.5 超精密加工的支撐環(huán)境空氣環(huán)境熱環(huán)境振動環(huán)境噪聲環(huán)境光環(huán)境和電場、電磁環(huán)境主要滿足恒溫、防振、超凈和恒濕四方面條件。 u向高精度方向發(fā)展，最終目標(biāo)是實現(xiàn)原子級精度加工；u向大型化方向發(fā)展，研制各種大型超精密加工設(shè)備;u向微型化方向發(fā)展，以適應(yīng)微機械、集成電路的發(fā)展；7.6 超精密加工技術(shù)的發(fā)展趨勢u向超精結(jié)構(gòu)、多功能模塊化、光機電一 體化、加工檢測一體化方向發(fā)展u不斷出現(xiàn)許多新工藝和復(fù)合加工技術(shù)， 被加工的材料范圍不斷擴大；u在作業(yè)環(huán)境建造方面如高性能的基 礎(chǔ)隔振技術(shù)、凈化技術(shù)等將有更大發(fā) 展。7.6 超精密加工技術(shù)的發(fā)展趨勢8 快速原型制造技術(shù)的概念快速原型制造技術(shù)的概念 原型

25、原型原型（原型（Prototype)Prototype)是指用來建造未來模型或系統(tǒng)基是指用來建造未來模型或系統(tǒng)基礎(chǔ)的一個初始模型或系統(tǒng)。它能基本代表零部件性礎(chǔ)的一個初始模型或系統(tǒng)。它能基本代表零部件性質(zhì)和功能，但不具備或不完全具備零部件的功能。質(zhì)和功能，但不具備或不完全具備零部件的功能。 快速原型制造快速原型制造原型制造（原型制造（Prototyping)Prototyping)是設(shè)計、建造原型的過程。是設(shè)計、建造原型的過程。一般來說，物體成型的方式分為三類：去除成型、一般來說，物體成型的方式分為三類：去除成型、添加成型和靜尺寸成型，原型制造也是如此。添加成型和靜尺寸成型，原型制造也是如此?？?/p>

26、速原型制造技術(shù)的分類快速原型制造技術(shù)的分類按采用的原材料分類：按采用的原材料分類： 液體聚合、固化液體聚合、固化 粉末燒結(jié)與粘結(jié)粉末燒結(jié)與粘結(jié) 絲材、線材熔化粘結(jié)絲材、線材熔化粘結(jié) 膜、板材層合膜、板材層合按制造工藝原理分類：按制造工藝原理分類： 立體印刷成型立體印刷成型 層合實體制造層合實體制造 選域激光燒結(jié)選域激光燒結(jié) 熔融沉積制模熔融沉積制模 三維噴涂粘結(jié)三維噴涂粘結(jié) 焊接成型焊接成型 數(shù)碼累計造型數(shù)碼累計造型快速原型制造技術(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀快速原型制造技術(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 18921892年美國人年美國人J F blantherJ F blanther獲得了用層合方法制作三維地獲得了用層合

27、方法制作三維地圖模型的專利，可以說是近代分層制造方法的開端。圖模型的專利，可以說是近代分層制造方法的開端。 19791979年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所中川威雄教授發(fā)明疊年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所中川威雄教授發(fā)明疊層模型造型法。層模型造型法。8080年，小玉秀蘭提出了光造型法，并于年，小玉秀蘭提出了光造型法，并于8181年年首次發(fā)表了快速原型制造技術(shù)的論文。首次發(fā)表了快速原型制造技術(shù)的論文。 美國美國UVPUVP公司的公司的C.WhullC.Whull完成了系統(tǒng)完成了系統(tǒng)SLA-1SLA-1（Stereo Stereo Lithography ApparatusLithography A

28、pparatus，立體印刷成型），之后與他人創(chuàng)，立體印刷成型），之后與他人創(chuàng)辦辦3D System3D System公司，研制出了掩膜式的原型制造系統(tǒng)。公司，研制出了掩膜式的原型制造系統(tǒng)。 19841984年，年，M FeyginM Feygin提出了層合實體概念。提出了層合實體概念。 19861986年，美國人年，美國人S.CrumpS.Crump提出了熔融沉積造型設(shè)想。提出了熔融沉積造型設(shè)想。 在多家快速原型制造設(shè)備公司中，在多家快速原型制造設(shè)備公司中，3D System3D System公司生產(chǎn)的快公司生產(chǎn)的快速原型制造系統(tǒng)在國際上占有速原型制造系統(tǒng)在國際上占有60%60%的份額。的份額

29、。 9090年代，快速原型制造技術(shù)服務(wù)中心年平均增長年代，快速原型制造技術(shù)服務(wù)中心年平均增長40%40%以上。以上。立體印刷成型立體印刷成型 立體印刷成型是目前世界上研究最深入、技術(shù)立體印刷成型是目前世界上研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型方法。最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型方法。它以光敏樹脂（如丙烯基樹脂）為原料采用計算它以光敏樹脂（如丙烯基樹脂）為原料采用計算機控制下的紫外激光以預(yù)定原型各分層截面的輪機控制下的紫外激光以預(yù)定原型各分層截面的輪廓為軌跡逐點掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生廓為軌跡逐點掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)后固化，從而形成的一個薄層截面。光聚合反

30、應(yīng)后固化，從而形成的一個薄層截面。當(dāng)一層固化后，向上（下）移動工作臺，在剛固當(dāng)一層固化后，向上（下）移動工作臺，在剛固化的樹脂表面布放一層新的液態(tài)樹脂，再進行新化的樹脂表面布放一層新的液態(tài)樹脂，再進行新一層掃描、固化。如此重復(fù)至整個原型制造完畢。一層掃描、固化。如此重復(fù)至整個原型制造完畢。立體印刷成型的工藝過程立體印刷成型的工藝過程模型設(shè)計模型設(shè)計對模型分層處理對模型分層處理工作臺置位工作臺置位激頭照射光敏樹脂激頭照射光敏樹脂后續(xù)處理后續(xù)處理重復(fù)重復(fù)三維三維CAD系統(tǒng)中造型系統(tǒng)中造型STL格式格式CAD模型模型系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)操縱系統(tǒng)操縱層合實體制造層合實體制造層合實體制造又稱分層實體造型

31、、分層物體制造等。它采用激光器按照CAD分層模型所獲得的數(shù)據(jù)，用激光束將單面涂有熱溶膠的薄膜材料或其他材料的箔帶切割成欲制原型在該層平面的內(nèi)外輪廓，再通過加熱輥加熱，使剛剛切好的一層與下面已切割層粘接在一起。通過逐層切割、粘合，最后將不需要的材料剝離，得到欲求的原型。層合實體制造工藝與立體印刷成型工藝的主要區(qū)別在于將立體印刷成型中的光致樹脂固化的掃描運動變?yōu)榧す馇懈畋∧み\動，它使用低能二氧化碳激光器，成型的制件無內(nèi)應(yīng)力、無變形，因而精度較高。層合實體制造的工藝過程層合實體制造的工藝過程模型設(shè)計對模型切片處理工作臺置位激光頭切紙后續(xù)處理重復(fù)三維CAD系統(tǒng)中造型使用切片軟件系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制、提供數(shù)據(jù)選域激光燒結(jié)選域激光燒結(jié)選域激光燒結(jié)，借助精確引導(dǎo)的激光束使材料粉末燒結(jié)成熔融合凝固成三維原型或制件。即成型機按照計算機輸出的原型分層輪廓，采用激光束在指定路徑上選擇性地掃