机械制造基础-第6章快速成形ppt课件

.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,第6章快速成形,6.1概述,快速成形技术又称快速原型制造技术，是近年来发展起来的一种先进制造技术。它是基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,6.2快速成形技术原理及工艺,一、快速成形技术的原理,成形方式,去除成形：如车、铣、刨、磨,堆积成形：快速成形（简称RP）,受迫成形：锻压,生长成形,RP属于堆积成形，即是运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。RP是在计算机控制下完成的，最大特点是不受成形零件复杂程度的限制。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,图6-4传统加工与快速成形的区别,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,二、快速成形的工艺流程,(1)三维模型构造：在PC机或工作站上用CAD软件（如UG、Pro/E、I-DEAS等），根据产品要求设计三维模型；或将已有产品的二维三视图转换成三维模型；或在逆向工程中，用测量仪对已有的产品实体进行扫描，得到数据点云，进行三维重构。(2)三维模型的近似处理：对构造好的三维模型进行近似处理形成STL格式文件（一系列相连的空间三角形）。(3)三维模型的分层(Slicing)处理：将三维模型沿成形高度方向离散成一系列有序的二维层片，即每隔一定的间距分一层片，并自动提取截面的轮廓参数。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,(4)截面加工：RP系统中的成形头（如激光扫描头或喷头）由数控系统控制，在x-y平面内按截面轮廓进行扫描，固化液态树脂（或切割纸，烧结粉末材料，喷射粘结剂、热熔剂和热熔材料），得到一层层截面。(5)截面叠加：每层截面形成之后，下一层材料被送至已成形的层面上，然后进行后一层的成形，并与前一层面相粘结，从而将一层层的截面逐步叠合在一起，最终形成三维产品。(6)后处理：成形完毕的工件，进行打磨、涂挂，或者放进高温炉中烧结，进一步提高其强度。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,6.3快速成形的主要工艺方法,一、立体光固化SLA,SLA的工作原理如图6-6所示。液槽中盛满液态光敏树脂，紫外波长的激光束在偏转镜作用下于液面上按截面轮廓信息扫描，光点经过的地方，受辐射的液体就固化，每一次平面扫描加工出一个层面，并与已固化的前一层牢固地粘结起来。如此反复直到整个产品完成。,这种方法适合成形塑料小件，但原材料有污染，易使皮肤过敏。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,图6-6SLA工艺过程,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,二、分层实体制造LOM,LOM的工作原理如图6-7所示。在计算机的控制下，用CO2激光束对薄形材料（如底面涂胶的纸）进行切割，逐步得到各层截面，并粘结在一起，形成三维产品。,图6-7LOM成形原理示意图,这种方法适合成形大、中型零件。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,三、选择性激光烧结SLS,SLS工作原理如图6-8所示。成形时先在工作台上铺上一层粉末材料，计算机控制着激光束按照截面轮廓的信息，对制件的实心部分所在的粉末进行烧结。,一层完成后，工作台下降一个层厚，再进行后一层的铺粉烧结。如此循环，最终形成三维产品。这种方法适合成形中、小型零件，能直接制造蜡模或塑料、陶瓷和金属产品。,图6-8SLS成形原理示意图,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,四、熔融沉积成形FDM,FDM的工作原理如图6-9所示。三维喷头带着熔融的热塑性丝材（如塑料丝）在计算机控制下，根据截面轮廓进行选择性地涂覆，快速冷却后形成一层截面。一层完成后，工作台下降一层厚度，再进行后一层的覆涂，如此循环直至形成完整的三维产品。,图6-9FDM成形原理示意图,此方法适合成形小塑料件。,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,.,上海大学机自学院,SHANGHAIUNIVERSITY,6.4快速成形技术的应用,目前，RP技术在模具、家用电器、汽车、航空航天、军事装备、材料、工程、玩具、轻工产品、工业造型、建筑模型、医疗器具、人体器官模型、生物材料组织、考古、电影制作等领域都得到了广泛的应用。,生产研制：通过RP系统制作原型用来验证概念设计、确认设计、性能测试、制造模具的母模和靠模。,市场调研：把RP制造的原型展示给最终用户和各个部门，广泛征求意见。以求在新产品投产之前完善设计，生产出适销对路的产品。