造型材料與工藝-先進(jìn)制造技術(shù)

1、第八章 先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介.1、定義 傳統(tǒng)機(jī)械制造不斷地吸收機(jī)械、電子、信息、資料、能源及現(xiàn)代管理等方面的技術(shù)成果，將其綜合運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、售后效力等過程中，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈敏地消費(fèi)，以獲得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。第一節(jié) 先進(jìn)制造技術(shù)概述.2、現(xiàn)代制造技術(shù)的特征計(jì)算機(jī)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化等技術(shù)的引入，使得制造過程準(zhǔn)確可控貫穿了整個(gè)設(shè)計(jì)、加工制造、銷售、效力等全過程各專業(yè)、學(xué)科間交叉交融矯捷制造、綠色制造現(xiàn)代管理技術(shù)介入 制造資源方案 MRP-2、管理信息系統(tǒng)MIS等 商品的消費(fèi)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷喾N類，以銷定產(chǎn)。開展趨勢(shì)：系統(tǒng)化、集成化、智能化.第二節(jié)：現(xiàn)代

2、制造技術(shù)簡(jiǎn)介1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造CAD/CAM)設(shè)計(jì)中的甩圖板工程 80年代中期開場(chǎng)，利用言語編程的方式繪圖。 Windows操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的開展，設(shè)計(jì)軟件的開展，如CAD、PRO/E、UG等，使設(shè)計(jì)走向智能化、自動(dòng)化、一致化模型。計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)CAPP、輔助數(shù)控程序編制、工裝設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)CAD/CAM 集成系統(tǒng).2、柔性制造系統(tǒng) (FMS)剛性制造的概念剛性的含義是指該消費(fèi)線只能消費(fèi)某種或消費(fèi)工藝相近的某類產(chǎn)品，表現(xiàn)為消費(fèi)產(chǎn)品的單一性. 特點(diǎn)：剛性自動(dòng)線消費(fèi)率高，但柔性較差，當(dāng)加工工件變化時(shí)，需求停機(jī)、停線并對(duì)機(jī)床、夾具、刀具等工裝設(shè)備進(jìn)展調(diào)整或改換，通常調(diào)整任務(wù)量大，停產(chǎn)時(shí)

3、間較長(zhǎng)。 .柔性消費(fèi)線是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化的系統(tǒng)。它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，理想和圓滿地處理了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。 一汽群眾的焊裝車間.分類：柔性制造單元(FMC) 、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性制造線(FML)、柔性制造工廠(FA)系統(tǒng)內(nèi)容：數(shù)控加工設(shè)備、物料儲(chǔ)運(yùn)安裝和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)冷卻、排屑.優(yōu)點(diǎn)效益分析： 第一，設(shè)備利用率高。一組機(jī)床編入柔性消費(fèi)線后，產(chǎn)量比這組機(jī)床在分散單機(jī)作業(yè)時(shí)的產(chǎn)量提高數(shù)倍。 第二，在制品減少80%左右。 第三，消費(fèi)才干相對(duì)穩(wěn)定。自動(dòng)加工系統(tǒng)由一自或多臺(tái)機(jī)床組成，發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，有降級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)的才干，物料

4、傳送系統(tǒng)也有自行繞過缺點(diǎn)機(jī)床的才干。 . 第四，產(chǎn)質(zhì)量量高。零件在加工過程中，裝卸一次完成，加工精度嵩，加工方式穩(wěn)定。 第五，運(yùn)轉(zhuǎn)靈敏。有些柔性消費(fèi)線的檢驗(yàn)、裝卡和維護(hù)任務(wù)可在第一班完成，第二、第三班可在無人照看下正常消費(fèi)。在理想的柔性消費(fèi)線中，其監(jiān)控系統(tǒng)還能處置諸如刀具的磨損互換、物流的堵塞疏通等運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不可預(yù)料的問題。 第六，產(chǎn)品應(yīng)變才干大。刀具、夾具及物料運(yùn)輸安裝具有可調(diào)性，且系統(tǒng)平面布置合理，便于增減設(shè)備，滿足市場(chǎng)需求。.3、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) (CIMS)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把企業(yè)消費(fèi)活動(dòng)全過程有機(jī)地集成為一個(gè)能協(xié)調(diào)任務(wù)的整體，以保證企業(yè)內(nèi)部信息的有效傳送，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)的自動(dòng)化、柔性化，到達(dá)

5、高效率、高質(zhì)量、低本錢、靈敏消費(fèi)的目的。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的組成 計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、柔性制造系統(tǒng).優(yōu)點(diǎn)效益分析：1、產(chǎn)質(zhì)量量提高2、提高消費(fèi)率40%70% 3、消費(fèi)周期縮短30%60% 4、在制品減少30%60% 5、設(shè)計(jì)費(fèi)用減少15%30% 6、提高工程師的任務(wù)才干.4、快速成型技術(shù)(RPM)利用計(jì)算機(jī)生成的三維數(shù)據(jù)直接驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)加工出所需求的產(chǎn)品。方法有多種運(yùn)用于模型制造、小批量零件的消費(fèi)、模具加工.快速成形制造的根本過程CAD建模 分層層面信息處置層面加工與粘接層層堆積 后處置 根據(jù)每層輪廓信息，進(jìn)展工藝規(guī)劃，選擇加工參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控代碼清理零件外表，去除輔

6、助支撐構(gòu)造由CAD軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型將三維模型沿一定方向通常為Z向離散成一系列有序的二維層片習(xí)慣稱為分層成形機(jī)制造一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來，得到三維物理實(shí)體.快速成型制造的主要方法 選擇性層片粘接LOM選擇性激光燒結(jié)SLS熔融堆積成型FDM選擇性液體固化SLA粉末燒結(jié)、光敏樹脂固化、紙材切割粘接、吐絲堆積、石膏分層堆積.基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理。將激光聚集到液態(tài)光固化資料如光固化樹脂外表逐點(diǎn)掃描，令其有規(guī)律地固化，由點(diǎn)到線到面，完成一個(gè)層面的建造。而后升降挪動(dòng)一個(gè)層片厚度的間隔，重新覆蓋一層液態(tài)資料，進(jìn)展第二層掃描，再建造一個(gè)層面，第二層就結(jié)實(shí)地粘貼到第一層

7、上，由此層層迭加成為一個(gè)三維實(shí)體。.SLA工藝于1984年獲美國(guó)專利，1988年美國(guó)3D System公司推出的商品化樣機(jī)SLA1，是世界上第一臺(tái)快速原型技術(shù)成形機(jī)。目前，SLA各型成形機(jī)占據(jù)著RP設(shè)備市場(chǎng)的較大份額。這種方法的代表還有日本DMET公司的SOUP系列、D-MEC公司的SCS系列和Teijin Seiki公司的Mark1000,德國(guó)EOS公司的STEREOS系列。. 優(yōu)點(diǎn)：SLA 工藝成形的零件精度較高，能到達(dá)0.1mm；產(chǎn)品透明美觀，可直接做力學(xué)實(shí)驗(yàn)。 缺陷：這種方法也有本身的局限性，比如需求支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂價(jià)錢昂貴，有一定的毒性；且產(chǎn)品不能溶解，不利于環(huán)

8、保 。.選擇性層片粘接的根本原理 采用激光或刀具對(duì)片材進(jìn)展切割。首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線，而后將不屬于原型的資料切割成網(wǎng)格狀。片材外表事先涂覆上一層熱熔膠。經(jīng)過升降平臺(tái)的挪動(dòng)和箔材的送給,并利用熱壓輥輾壓將后鋪的箔材與先前的層片粘接在一同，再切割出新的層片。這樣層層迭加后得到下一個(gè)塊狀物，最后將不屬于原型的資料小塊剝除，就獲得所需的三維實(shí)體。 .選擇性層片粘接工藝 LOM分層實(shí)體制造LOM (Laminated Object Manufacturing)，又稱固體切片制造SSM(Solid Slicing Manufacturing) LOM工藝由美國(guó)Helisys公司于1986年

9、研制勝利。 這種方法的代表是美國(guó)Helisys公司的LOM-1050和LOM-2030成形機(jī)，日本Kira公司的KSC-50成形機(jī)。 .由于LOM工藝只須在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個(gè)截面，因此工藝簡(jiǎn)單，成型速度快，易于制造大型零件；工藝過程中不存在資料相變，因此不易引起翹曲變形，零件的精度較高，激光切割為0.1mm，刀具切割為0.15mm；工件外框與截面輪廓之間的多余資料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無需加支撐；資料廣泛，本錢低，用紙制原料還有利于環(huán)保；力學(xué)性能差，只適宜做外形檢查。分層實(shí)體制造LOM產(chǎn)品的特點(diǎn).選擇性激光燒結(jié)的根本原理 SLS工藝是利用粉末狀資料成形的

10、。先在任務(wù)臺(tái)上鋪上一層有很好密實(shí)度和平整度的粉末，用高強(qiáng)度的CO2激光器在上面掃描出零件截面，有選擇地將粉末熔化或粘接，構(gòu)成一個(gè)層面，利用滾子鋪粉壓實(shí)，再熔結(jié)或粘接成另一個(gè)層面并與原層面熔結(jié)或粘接，如此層層疊加為一個(gè)三維實(shí)體。.選擇性激光燒結(jié)工藝 SLS選擇性激光燒結(jié)SLS) (Selective Laser Sintering，又稱激光熔結(jié)LF) (Laser Fusion。 選擇性激光燒結(jié)工藝由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校于1989年研制勝利，已被美國(guó)DTM公司商品化，推出SLS Model125成形機(jī)。德國(guó)EOS公司和我國(guó)的北京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)也分別推出了各自的SLS工藝成形機(jī)。 .選擇性

11、激光燒結(jié)SLS的產(chǎn)品特點(diǎn)1. 資料順應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、蠟等資料的零件。特別是可以制造出能直接運(yùn)用的金屬零件。這使SLS工藝頗具吸引力。2. SLS工藝不需加支撐，由于沒有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用。3. 精度不高。平均精度為0.150.2mm，外表粗糙度不好，不宜做薄壁件；.熔融堆積成形的根本原理 將熱熔性資料ABS、尼龍或蠟經(jīng)過噴頭加熱器熔化；噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的資料擠出；資料迅速凝固冷卻后，與周圍的資料凝結(jié)構(gòu)成一個(gè)層面；然后將第二個(gè)層面用同樣的方法建造出來，并與前一個(gè)層面熔結(jié)在一同，如此層層堆積而獲得一個(gè)三維實(shí)體。不需激光系統(tǒng) .熔融堆積成

12、形工藝 FDM熔融堆積成形 (FDM)(Fused Deposition Modeling) 又稱熔融擠壓成形 (MEM)(Melted Extrusion Modeling) 熔融堆積成形工藝于1988年研制勝利，后由美國(guó)Stratasys公司推出商品化的3D Modeler 1000和FDM1600等規(guī)格的系列產(chǎn)品。最新產(chǎn)品是制造大型ABS原型的FDM8000、Quantum等型號(hào)的產(chǎn)品。.熔融堆積成形(FDM)的產(chǎn)品特點(diǎn)FDM工藝不用激光器件，因此運(yùn)用、維護(hù)簡(jiǎn)單，本錢較低。精度可達(dá)0.12mm，適宜做薄壁件。污染小，資料可以回收。 用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造。用ABS制造的

13、原型因具有較高強(qiáng)度而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試與評(píng)價(jià)等方面得到廣泛運(yùn)用。由于以FDM工藝為代表的熔融資料堆積成形工藝具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該類工藝開展極為迅速。.5、虛擬制造技術(shù)(VM)在計(jì)算機(jī)上模擬產(chǎn)品的制造和裝配全過程。虛擬制造技術(shù)是一種軟、硬件結(jié)合的技術(shù)，它填補(bǔ)了CADCAM與消費(fèi)過程和企業(yè)管理之間的技術(shù)鴻溝，把企業(yè)的消費(fèi)和管理活動(dòng)在產(chǎn)品投入消費(fèi)之前就在計(jì)算機(jī)屏幕上加以顯示和評(píng)價(jià)，使工程師可以預(yù)見能夠發(fā)生的問題和后果。.6、矯捷制造技術(shù)(Agile Manufacturing AM)在柔性制造技術(shù)的根底上，經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部的多功能工程組，組建虛擬消費(fèi)單位，把全球的范圍內(nèi)的各種資源集成起來，實(shí)現(xiàn)制造，滿足用戶的需求。共同的虛擬公司環(huán)境，抑制了地域妨礙，數(shù)字化設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)費(fèi)用。.7、工業(yè)機(jī)器人(Industrial Robot)具有人的某些特點(diǎn)和功能，并可以自動(dòng)地進(jìn)展多種操作的，可反復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)。分類：公用機(jī)械手、通用機(jī)器人、示教再現(xiàn)式機(jī)器人、智能機(jī)械人運(yùn)用：?jiǎn)握{(diào)、繁重、危險(xiǎn)、有害的勞動(dòng) 如搬運(yùn)、涂裝、點(diǎn)焊、弧焊、監(jiān)測(cè)和裝配.8、智能制造技術(shù)(IntelligentManufacturing，IM )利用集成制造系統(tǒng)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)而組成的智能化制造系統(tǒng)。 智能化制造的專家系統(tǒng)是關(guān)鍵，它能替代人腦進(jìn)展分析、推理、判別、構(gòu)思和決策等