快速成型制造技術(shù)

1、Company LOGO快速成型制造技術(shù)吳平LOGO一般工藝過(guò)程LOGO1.基本概念基本概念 快速成型(Rapid Prototyping)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的直接根據(jù)CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成組技術(shù)總稱(chēng)，它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù) 、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。它是在20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來(lái)的，被認(rèn)為是最近20年來(lái)制造領(lǐng)域的一次重大突破，是目前先進(jìn)制造領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。LOGO2.快速成型制造技術(shù)的原理快速成型制造技術(shù)的原理 快速原型是一種基于離散和堆積原理的制造技術(shù)。它將零件的CAD模型按一定方式離散，成為可加工的離散面、離散線和離散點(diǎn)，

2、而后采用物理或化學(xué)手段，將這些離散的面、線段和點(diǎn)堆積而形成零件的整體形狀。LOGOExample textExample textExample textExample text3.快速成型的一般工藝過(guò)程快速成型的一般工藝過(guò)程（1）三維模型的構(gòu)造）三維模型的構(gòu)造 在三維CAD設(shè)計(jì)軟件（如Pro/E、UG、SolidWorks、SolidEdge等）中獲得描述該零件的CAD文件。在三維 CAD設(shè)計(jì)軟件對(duì)CAD模型進(jìn)行面型化處理時(shí), 一般軟件系統(tǒng)中有輸出精度控制參數(shù)，通過(guò)控制該參數(shù)，可減小曲面近似處理誤差。（2）三維模型的離散處理）三維模型的離散處理 通過(guò)專(zhuān)用的分層程序?qū)⑷S實(shí)體模型分層（圖3-2

3、b） ， 通過(guò)一簇平行平面沿制作方向與CAD模型相截,所得到的截面交線就是薄層的輪廓信息,而實(shí)體信息 是通過(guò)一些判別準(zhǔn)則來(lái)獲取的。LOGOExample textExample textExample textExample text（ 3 ）層截面的制造與累加）層截面的制造與累加 在計(jì)算機(jī)控制下，快速成型系統(tǒng)中的成型頭在X-Y平面內(nèi)自動(dòng)按截面輪廓進(jìn)行層制造，得到一層層截面。每層截面成型后，下一層材料被送至已成型的層面上，進(jìn)行后一層的成型，并與前一層相粘接，從而一層層的截面累加疊合在一起，形成三維零件。 LOGOLOGO快速成形制造的主要方法快速成形制造的主要方法光固法(SLA)熔融沉積法(F

4、DM)層疊法(LOM)激光選區(qū)燒結(jié)法(SLS)LOGO（1）光固法）光固法(SLA) 該技術(shù)以光敏樹(shù)脂為原料 ， 將計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光，以預(yù)定零件各分層截面的輪廓為軌跡，對(duì)液態(tài)樹(shù)脂逐點(diǎn)掃描，由點(diǎn)到線到面，使被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)，從而形成零件的一個(gè)薄層截面。當(dāng)一層固化完畢，升降工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離，在原先固化好的樹(shù)脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)脂以便進(jìn)行新一層掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件原型制造完畢。LOGO 特點(diǎn)：v 1）SL工藝優(yōu)點(diǎn)是精度較高;v 2）表面質(zhì)量好，工件的最上層表面很光滑，側(cè)面可能有臺(tái)階狀不平及不同層面間的曲面不平；v 3）原

5、材料的利用率接近100；v 4）能制造形狀特別復(fù)雜、特別精細(xì)的零件；v 5）系統(tǒng)分辨率較高，因此能構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件。v 6）系統(tǒng)工作穩(wěn)定LOGO（2）層疊法）層疊法(LOM) 層片疊加制造工藝是將單面涂有熱溶膠的箔材涂覆紙涂有粘接劑覆層的紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔等)通過(guò)熱輥加熱粘接在一起，位于上方的激光器按照 CAD分層模型所獲數(shù)據(jù)， 用激光束將箔材切割成所制零件的內(nèi)外輪廓， 然后新的1層箔材再疊加在上面， 通過(guò)熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起， 激光束再次切割，這樣反復(fù)逐層切割一粘合一切割， 直至整個(gè)零件模型制作完成。 LOGO特點(diǎn)：特點(diǎn)： LOM工藝優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐；激光束只是沿著

6、物體的輪廓掃描，無(wú)需填充掃描，成型效率高；成型件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形??；制造成本低。 LOGO（3）激光選區(qū)燒結(jié)法）激光選區(qū)燒結(jié)法(SLS) 以激光器為能量源，通過(guò)紅外激光束使塑料、蠟、陶瓷和金屬(或復(fù)合物) 的粉末材料均勻地?zé)Y(jié)在加工平面上。 激光束在計(jì)算機(jī)的控制下， 通過(guò)掃描器以一定的速度和能量密度按分層面的二維數(shù)據(jù)掃描。激光束掃描之處，粉末燒結(jié)成一定厚度的實(shí)體片層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。根據(jù)物體截層厚度而升降工作臺(tái)，鋪粉滾筒再次將粉末鋪平后，開(kāi)始新一層的掃描。如此反復(fù)，直至掃描完所有層面。去掉多余粉末，經(jīng)打磨、烘干等處理后獲得零件。 LOGO 成形時(shí)，送料筒上升，鋪粉滾筒移動(dòng)，

7、先在工作平臺(tái)上鋪一層粉末材料，然后激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照截面輪廓對(duì)實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié)，使粉末熔化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結(jié)完成后，工作臺(tái)下降一截面層的高度，再鋪上一層粉末，進(jìn)行下一層的燒結(jié)，如此循環(huán)，形成三維的原型零件。LOGOSLS工藝特別適合制作功能測(cè)試零件?？捎糜谥苯又圃旖饘倌＞摺?由于該工藝能夠直接燒結(jié)蠟粉，與熔模鑄造工藝相接特別適合進(jìn)行小批量比較復(fù)雜的中小零件的生產(chǎn)。 LOGO（4）熔融沉積法(FDM) 將CAD模型分為一層層極薄的截面 ， 生成控制FDM噴嘴移動(dòng)軌跡的二維幾何信息。FDM加熱頭把熱熔性材料(ABS、尼龍、 蠟等材料) 加熱到臨界半流動(dòng)狀態(tài)，在計(jì)算機(jī)控制下， 噴嘴頭沿CAD確定的二維幾何信息運(yùn)動(dòng)軌跡擠出半流動(dòng)的材料， 沉積固化成精確的零件薄層， 通過(guò)垂直升降系統(tǒng)降下新形成層，進(jìn)行固化。 這樣層層堆積粘結(jié)，自下而上形成一個(gè)零件的三維實(shí)體。 LOGO 上述4種快速成形方法，都有一個(gè)共同幾何物理基礎(chǔ)：分層制造原理。從幾何上講，將任意復(fù)雜的三維實(shí)體沿某一確定方向用平行的截面去依次截取厚度為8的制造單元，可獲得若干個(gè)層面，將這些厚度為8的單元疊加起來(lái)又可形成原來(lái)的三維實(shí)體，這樣就將三維問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二維問(wèn)題，既降低了處理的難度，又不受零件復(fù)雜程度