快速成型技术六PPT课件

1、.,1,快速成型技术的应用,1、快速成型在产品原型制造中的应用 1.1模型、零件的观感评价 图1为西北快速成型生产力促进中心为西北国际电信股份有限公司的医疗仪器产品做产品快速开发服务的典型案例 (a)图为用户采用传统的办法制作的橡胶与铝质手工模型，制作周期为15天，无法满足用户的设计评估需要，(b)图为通过快速成型制作的树脂模型，耗时6小时传统的手工模型制作与快速成型在产品的设计与评估中的比较见表1。,.,2,快速成型技术的应用,.,3,快速成型技术的应用,.,4,快速成型技术的应用,1.2结构设计验证与装配校核 中国科学沈阳自动化研究所快速成型实验室为某厂家新型扫描仪制作的样件。 机器人示教

2、外壳,.,5,快速成型技术的应用,1.3性能和功能测试 由快速成型制作的原型具有一定的强度，可用于传热、流体力学试验，可用于产品受载应力应变的实验分析。例如，美国GM在为其97年将推出的某车型开发中，直接使用快速成型制作的模型进行车内空调系统、冷却循环系统及冬用加热取暖系统的传热学试验，较之以往的同类试验节省花费达40以上。,.,6,快速成型技术的应用,图2b为江阴汽车空调器厂开发的汽车空调器动叶轮与静叶轮，直接使用快速成型制作的模型进行空气动力学实验,.,7,快速成型技术的应用,1.4与客户或订购商的交流手 西安奥星能源技术研究所，利用西安交通大学LPS600型快速成型机及以此为基础的快速模

3、具制造技术，仅在接到西安VOLVO公司标书后的6个工作日内便设计生产出了第一个功能样件。,.,8,快速成型技术的应用,.,9,快速成型技术的应用,2、快速成型在模具制造中的应用 传统制模技术： 低熔点合金制模技术 锌基合金制模技术 复合材料制模技术 喷涂成型制模技术 电铸成型制模技术 铜基合金制模技术,.,10,快速成型技术的应用,制模周期短（比如，加工一件模具的制造周期仅为前者的3/11/10，如表6-1所示，生产成本也仅为前者的1/31/5。），质量好，易于推广，制模成本低，精度和寿命能满足某种特定的功能需要，综合经济效益良好，特别适用于新产品开发试制、工艺验证和功能验证。决速成型制造技术

4、不仅能适应各种生产类型特别是单件小批量的模具生产，而且能适应各种复杂程度的模具制造，它既能制造塑料模具，也能制造压模等金属模具。,.,11,快速成型技术的应用,.,12,快速成型技术的应用,直接制模 SLA工艺直接制模 SLA 工艺制模的特点是： 1 ）可以直接得到塑料模具； 2 ）模具的表面粗糙度低，尺寸精度高； 3 ）适于小型模具的生产 4 ）模型易发生翘曲，在成型过程中需设计支撑结构，尺寸精度不易保证； 5 ）成型时间长，往往需要二次固化 6 ）紫外激光管寿命为 2000h ，运行成本较高； 7）材料有污染对皮肤有损害,.,13,快速成型技术的应用,LOM 工艺直接制模 采用特殊的纸质利

5、用 LOM 工艺方法可直接制造出纸质模具。 LOM 模具的特点是 ： l ）模具翘曲变形小，成型过程无需设计和制作支撑结构； 2 ）有较高的强度和良好的力学性能，能耐200高温； 3 ）适用于制作大中型模具； 4 ）薄壁件的抗拉强度和弹性不够好； 5 ）材料利用率低； 6 ）后续打磨处理时耗时费力。,.,14,快速成型技术的应用,SLS 工艺直接制模 SLS工艺可以采用树脂、陶瓷和金属粉等多种材料直接制造模具和铸件。 具体制作步骤如下： l ）利用激光烧结决速成型机制作 COPPER PA 金属中空暂时模； 2 ）利用高温树脂和硬化剂，依照一定比例调配耐高温金属树脂溶液； 3 ）将调制完成之耐

6、高温金属树脂，灌注人中空金属模具中以强化其强度； 4 ）以高温振动机，将金属树脂内气泡清除，完成后，再用高温烤箱以一定规范使高温金属树脂加热硬化； 5 ）取出金属树脂硬化后之金属暂时模，放于室温使整个模具完全硬化； 6 ）以 CNC 加工及切除模具毛边，装置于模座上，完成暂时模制作。,.,15,快速成型技术的应用,SLS制模技术的特点是： 1） 制件的强度高在成型过程中无需设计、制作支撑结构； 2 ）能直接成型塑料、陶瓷和金属制件； 3 ）材料利用率高； 4 ）适合中、小型模具的制作； 5 ）成型件结构疏松、多孔，巨有内应力，制件易变形； 6 ）生成陶瓷、金属制件的后处理较难，难以保证制件的尺

7、寸精度； 7 ）在成型过程中，需对整个截面进行扫描，所以成型时间较长。,.,16,快速成型技术的应用,FDM 工艺直接制模 FDM 决速制模技术的特点是： l ）生成的制件强度较好，翘曲变形小： 2 ）适合于中、小型制件的生成； 3 ）在成型过程中需设计、制作支撑结构； 4 ）在制件的表面有明显的条纹； 5 ）在成型过程中需对整个截面进行扫描涂覆，故成型时间较长； 6 ）所需原材料的价格比较昂贵几乎所有的快速成型技术制作的原型都可以作为熔模涛造的消失模。,.,17,快速成型技术的应用,间接制模 间接制模法是指利用决速成型技术首先制作模芯，然后用此模芯复制硬模具（如铸造模具），或者采用金属喷徐法

8、获得轮廓形状，或者制作母模具复制软模具等对由决速成型技术得到的原型表面进行特殊处理后代替木模，直接制造石膏型或陶瓷型，或是由原型经硅橡胶过渡转换得到石膏型或陶瓷型，再由石膏型或陶瓷型浇注出金属模具间接制模法能生产出表面质量、尺寸精度和力学性能较高的金属模具。,.,18,快速成型技术的应用,软质模具 硅橡胶模的优点： l ）过程简单，不需要高压注射机等专用设备，制作周期短： 2 ）成本低，材料选择范围较广适宜于蜡、树脂、石膏等浇注成型，广泛应用于精铸蜡模的制作、艺术品的仿制和生产样件的制作； 3 ）弹胜好，工件易于脱模，复印胜能好； 4 ）能在室温下浇注高性能的聚氨醋塑料件,.,19,快速成型技

9、术的应用,利用硅橡胶模(Silicon Rubber Mold)制作佛头、线圈 验用设备和材料所用的设备：Stratasys的Titan快速成形机、HVC-1真空注型机和恒温箱。 所用的材料：日产KE-1310ST透明硅橡胶、日产CAT-1310固化剂(浇注时，KE-1310ST与CAT-1310以100：10混合)和PX215真空注型硬制聚氨脂树脂(异氰酸脂，多元醇11混合)。,.,20,快速成型技术的应用,用 UG、PRO-E、Solid Edge 等软件进行三维实体造型，以STL文件格式保存；将文件输入快速成形机作出制件原型，处理后作为硅橡胶母模；组合模框后将硅橡胶和固化剂的混合物浇注于

10、框中，通过真空脱泡、固化后剖切取出母样即得硅胶模；最后在真空注型机中浇注塑料样件。,.,21,快速成型技术的应用,.,22,快速成型技术的应用,云南光学仪器厂开发的望远镜外壳快速模具制作案例。通过制作RP模型，采用硅橡胶模翻制ABS塑料样件，云南光学仪器厂快速地实现了新产品开发，含RP原型，制作生产周期为6天。,.,23,快速成型技术的应用,环氧树脂模 金属树脂模 金属喷涂模 电铸制模法,.,24,快速成型技术的应用,滴头快速模具制作(喷涂法),.,25,快速成型技术的应用,连杆快速模具制作（电铸法） 该模具制造工艺方法避免了CNC加工，节约了CNC编程及加工时间，复形精度也较高。其模具制作周

11、期为34周，成本为数控法加工钢模的1/21/3 用石墨电极整体成型技术制作连杆石墨电极，通过电火花加工制造连杆钢模具。制作生产周期为3周。,.,26,快速成型技术的应用,利用电极(electroforming)快速制造精铸摆杆 摆杆制作工艺流程,.,27,快速成型技术的应用,1)这种方法由于通过电极的电流较大会产生大量的热，如果散热不够好，镀层和母体易分离，导致电极镀层畸变、破裂，加剧损耗。为此，可在电极中设置相应的冷却道，或在靠近镀层处放入金属嵌块来改善导热。 2)在电脉冲加工过程中，电极与被加工表面之间的间隙应适中。过大，极间电压不能击穿极间介质，从而不能产生火花放电，过小，容易短路。 3

12、)加工工件必须放在较高绝缘强度的液体介质中进行。通常采用泵和过滤器使工作液循环过滤。 4)精加工电极表面应尽可能光洁，以便减少模腔表面的后处理工作量。,.,28,快速成型技术的应用,从左向右依次为快速原型件、上半形状电极及模具、下半形状电极及模具、蜡模,.,29,快速成型技术的应用,硬质模具 1.熔模精密铸造 (1)制作单件钢型腔 (2)制作小批量钢型腔 2.陶瓷型精密铸造 （1）用化学粘结陶瓷浇注陶瓷型腔 （2）用陶瓷或石膏型浇注钢型腔 （3）用覆模陶瓷粉直接制造钢型腔,.,30,快速成型技术的应用,3.用化学粘结钢粉浇注型腔 4.砂型铸造法 5.电火花加工法 6.NCC制模法 7.RSP制

13、模法,.,31,快速成型技术的应用,直接模与间接制模的比较 快速模具技术的发展趋势 直接模具技术被看好的原因 1）公司都希望取消制造模具原型以及原型后处理过程，以提高快速性。 2）通过原型转换将损失精度，使精度的补偿控制复杂。 3)间接生产的模具寿命往往比较低。,.,32,快速成型技术的应用,快速模具制造技术发展趋势 1)采用低成本且适于精细加工及多种材料成型的成型能力，利用熔池效应。 2)实现制模过程短流程化和工作环境的安定化是提高模具精度的有效方法。,.,33,快速成型技术的应用,快速成型在精密铸造中的应用,.,34,快速成型技术的应用,直接制造精模母模,.,35,快速成型技术的应用,硅橡

14、胶石膏精密铸造,.,36,快速成型技术的应用,（1）用快速成型件制作可消失模， （2）将快速成型消失模埋在石膏浆体中得到石膏模。 （3）石膏模放进培烧炉内培烧。这样将快速成型消失模通过高温分解，最终完全消失干净，同时石膏模干燥硬化，这个过程一般要两天左右。 （4）在专门的真空浇铸设备内将熔溶的金属铝合金注入石膏模，冷却后，破碎石膏模就得到金属件了。,.,37,快速成型技术的应用,使用石膏型铸造 得到的发动机 进气歧管系列产品,.,38,快速成型技术的应用,.,39,快速成型技术的应用,铸造精密型壳,.,40,快速成型技术的应用,无模铸型制造（Patternless Casting Manufacturing，简称PCM）工艺是一种与传统树脂自硬砂工艺相结合的新型快速成形工艺。其基本原理是：利用RP技术的离散/堆积成形原理，采用轮廓扫描、喷射固化工艺，实现铸型的快速直接成形而无需模样。,.,41,快速成型技术的应用,.,42,快速成型技术的应用,基于光固化成型的功能零件无模具快速精密铸造技术特点： 1.不受零件复杂形状的限制 2.易实现零件的整体制造 3.可制造任意合金的零件 4.不需模具和工装，可大大降低制造周期和成本 5.成型由CAD数据