快速原型技术剖析VIP专享VIP免费

快速成型制造技术一、快速成型原理：快速成形将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体。依据计算机上构成的工件三维设计模型对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓，按照这些轮廓，成形头选择性地固化一层层材料(树脂/切割一层层的纸/烧结一层层的粉末材料/喷涂一层层的热熔材料/粘结剂等)，形成各个截面轮廓，并逐步顺序叠加成三维工件。1.成型过程示意图：2.成型技术过程图：二、快速成型的特点：1).快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法。2).采用全新的“增长”加工法—用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。3).它不必采用传统的加工机床和工模具就能直接制造出产品样品或模具。三、快速成型的全过程：1)前处理：它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近似处理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。2)分层叠加成形：它是快速成形的核心，包括模型截面轮廓的制作与截面轮廓的叠合。3)后处理：它包括工件的剥离、后固化、修补、打磨、抛光和表面强化处理等。四、快速成型机及成型方法1.快速成型机：快速成形机是分层叠加成形(包括截面轮廓制作和截面轮廓叠合)的基本设备。成形机都是基于“增长”成形法原理，即用一层层的小薄片轮廓逐步叠加成三维工件。其差别主要在于薄片采用的原材料类型，原材料构成截面轮廓的方法，以及截面层之间的连接方式。2.快速成型方法：1)液态光敏聚合物选择性固化（StereoLithographyApparatus,简称SLA）。(1)成型材料：光敏树脂(2)成型过程：a.将计算机控制下的紫外激光，以预定的零件各分层截面的轮廓为轨迹，对液态树脂逐点扫描，由点到线到面，使被扫描区的树脂薄层产生聚合硬化，从而形成零件的一个薄层截面。b.当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在原先固化好的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂以便进行新一层扫描固化。c.新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕。(3)特点：精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，可以制造形状特别复杂(如空心零件)、外观特别精细(如首饰等)的零件。优点：全自动化作业；安全可靠；制造过程简便。缺点：尺寸精度不易保证；成形时间较长；价格昂贵；必须有细柱状或肋状支撑结构。2)薄形材料选择性切割（LaminatedObjectManufacturing，简称LOM）。(1)成型材料：单面涂有热溶胶的薄材(涂有粘结剂覆层的纸、涂覆陶瓷箔、金属箔等)(2)成型过程：将薄材通过热辊加热粘接在一起,位于上方的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层箔材再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割，直至整个零件模型制作完成。(3)技术特点：a.优点：制件精度高；承受高达200℃的温度，较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工；无需后续固化处理，无需设计和制作支撑结构，废料易剥离，原材料价格便宜；制件尺寸可达1180mm，机器可靠性高，寿命长，操作方便。b.缺点：不能直接制作塑料工件；工件（特别是薄壁件）的抗拉强度和弹性不够好；工件易吸湿膨胀，成形后应尽快进行表面防潮处理；工件表面有台阶纹，其高度等于材料的厚度，成形后需进行表面打磨。3)丝状材料选择性熔覆(FusedDepositionModeling，简称FDM）。(1)成型材料：热熔性材料(ABS、尼龙、蜡等材料)(2)成型过程：a.将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。b.FDM加热头把热熔性材料加热到临界半流动状态,在计算机控制下，喷嘴头沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹挤出半流动的材料，沉积固化成精确的零件薄层，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。c.如此层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。(3)技术特点：制件的翘曲变形比SLA法小，原材料的利用率高，成形件精度可达0.127mm；原材料价格昂贵，成形件表面有较明显的条纹，沿成形轴垂直方向强度较弱，需设计、制作支撑结构；成形时间较长。4)粉末材料选择性烧结(...