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单击此处编辑母版标题样式,课题,3,快速成形制造技术,快速成形制造技术的概念和,特点,快速成形制造技术,(Rapid Prototyping Manufacturing,，,RPM),是计算机技术、数控技术、材料科学、激光技术、机械工程技术的,集成,，,是,快速原型制造向功能性零件制造方向发展的,结果,。,它,是由产品三维,CAD,模型数据直接驱动，组装,(,堆积,),材料单元而完成一定结构且具有使用功能的零件的技术。它与快速原型制造的区别在于能成形具有功能性的零件,。,它,获得,零件的途径是在计算机控制下，基于离散,/,堆积原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件成形与制造的技术。,课题3 快速成形制造技术快速成形制造技术的概念和特点,1,快速成形制造（,RPM,）的一般工艺过程,不同的快速成形制造技术在工艺方面不尽相同，但,其工艺,原理是相同的，,其工艺过程如下：,CAD,建模,切片,扫描,进,给,后处理,快速成形制造基本,过程,快速成形制造（RPM）的一般工艺过程不同的快速成形制造技术在,2,快速成形制造技术的特点,高度,柔性,无需,专用的夹具或,工具,；,它可以加工复杂的中空结构，不存在三维加工中刀具干涉的问题，因此理论上讲可以制造具有任意复杂形状的原型和零件,；,高度,集成,将,CAD,和,CAM,结合在一起，实现设计、制造一体化；,快速性,材料的,广泛性,金属,、纸、塑料、光敏树脂、蜡、陶瓷等材料,快速成形是一种完全自动的成形过程。,快速成形制造技术的特点高度柔性 无需专用的夹具或工具；,3,典型快速成型制造工艺,立体印刷（,SLA,）,成形,方法,：,在,树脂液得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度,，进行,第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此,重复直到,整个产品成形,完毕。,材料必须是,光敏,树脂,立体印刷成形工艺,原理,典型快速成型制造工艺立体印刷（SLA）立体印刷成形工艺原理,4,叠层制造（,LOM,）,激光切割,系统按照计算机提取的横截面轮廓用激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线,，然后,由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成形的工件，并在每层成形之后，降低一个纸厚,，最后,形成由许多小废料块包围的三维原型,零件，,将多余的废料小块剔除，就可以获得三维产品。,叠层制造,工艺原理,叠层制造（LOM）激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用激,5,激光选区烧结（,SLS,）,激光选区,烧结之前,，先将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点以下。成形时,，铺,粉,滚筒先,在工作平台上铺一层粉末材料，然后,激光束按照,截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,，形成,一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层的烧结，如此,循环形成,三维的原型零件。最后经过,5,10h,冷却取出,零件。,激光选区烧结工艺,原理,激光选区烧结（SLS）激光选区烧结之前，先将充有氮气的工作室,6,三维印刷（,3D-P,）,含有水基粘结剂的喷头在计算机的控制下，按照零件截面轮廓的信息，在铺好的一层粉末材料的工作平台上，有选择性地喷射粘结剂,，形成,截面轮廓。一层粉末成形完成后，工作台下降一个截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层轮廓的粘结，,如此形成,三维产品的原型。,三维印刷的工作,原理,三维印刷（3D-P）含有水基粘结剂的喷头在计算机的控制下，按,7,熔积成形（,FDM,）,加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作,xy,平面运动。热塑性丝,材在,喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约,0.127mm,厚的薄片轮廓,。层层,的熔覆,，形成,三维产品零件，,熔积成形工艺,原理,熔积成形（FDM）加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截,8,快速成型制造技术在模具制造中的应用,快速制模,技术,快速成型制造技术在模具制造中的应用快速制模技术,9,用快速原型直接制造模具,利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本身，然后进行一些必要的后处理和机,加工获得,模具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度,。,其主要步骤是,：,利用三维,CAD,模型先在烧结站制作产品零件的原型，进行评价和修改，然后将产品零件设计转换成为模芯,设计，,输入烧结站,；,烧结,站的计算机系统对模芯,CAD,文件进行处理，按照切片后的轮廓将粉末烧结成模芯的半成品,；,用快速原型直接制造模具利用不同类型的快速原型技术直接制造出模,10,将模芯半成品放进聚合物溶液中进行初次浸渗，烘干后放入气体控制熔炉，蒸发,其中的,聚合物，然后渗铜，即可获得全密度的模芯；,打磨模腔，将模芯镶入模坯，完成注射模的制造。,将模芯半成品放进聚合物溶液中进行初次浸渗，烘干后放入气体控制,11,用快速原型间接制造模具,通过快速成型技术与传统的模具翻制技术相结合制造模具,。,用快速成型件制作母模，复制软,模具,直接制造硅橡胶,模具,的,工艺过程：,制作,原型，对原型表面处理，使其具有较好的,表面粗糙度,固定,放置原型、模框，在原型表面涂,脱模剂,将硅橡胶混合体放置在抽真空装置中，抽去其中的气泡，浇注硅橡胶,混合体,硅橡胶,固化,沿分型面切开硅橡胶，取出原型，即得到硅橡胶模具。,用快速原型间接制造模具通过快速成型技术与传统的模具翻制技术相,12,用快速成型件作母模，复制硬模具,用快速成型件作母模或据其复制的软模具，可浇注陶瓷、金属基合成材料、金属，构成硬模具,，批量,生成塑料件或金属件,。,化学粘结陶瓷浇注型腔模具工艺,过程,用,快速原型系统制作母,模,浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软,模,移去母模，在软模中浇注化学粘结陶瓷,(CBC,，陶瓷基合成材料,),型腔在,205,C,下固化,CBC,型腔型腔表面,抛光,加入浇注系统和冷却系统,等,小批量生产用注射模,。,这种,化学粘结陶瓷型腔的寿命约为,300,件。,用快速成型件作母模，复制硬模具用快速成型件作母模或据其复制的,13,陶瓷或石膏模浇注钢（铁）型腔工艺过程,用快速原型系统制作母,模,浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软,模,移去母,模,在软模中浇注陶瓷或石膏,模,浇注钢或铁型,腔,型,腔表面,抛光,加入浇注系统和冷却系统,等,批量生产用注射模,。,此,方法的优点在工艺装备简单，所得铸型具有极好的复印性和较好的表面光洁度以及较高的尺寸精度。它特别适合于零件的小批量生产、复杂形状零件的整体成形制造、工模具制造以及难加工材料成形。,陶瓷或石膏模浇注钢（铁）型腔工艺过程用快速原型系统制作母模,14,化学粘结钢粉浇注型腔模工艺过程,用快速原型系统制造纸质母,模,浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软,模,与母模,分离,在软模中浇注化学粘结钢粉型,腔,烧除型腔内的粘结,剂,型,腔渗,铜,型,腔表面,抛光,加入浇注系统和冷却系统,等,批量生产用注射模。,化学粘结钢粉浇注型腔模工艺过程用快速原型系统制造纸质母模,15,模具电火花加工的电极制作,通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸造、浇注石墨或特殊研磨，可制作金属电极、石墨电极或直接作为模具型腔。通常的方法有,：,精密铸造法,用快速原型系统制造母,模,在母模中充入蜡，构成蜡,模,用失蜡铸造工艺构成紫铜电极,。,电铸,法,用快速原型系统制造,原型,通过电解液使铜沉淀在原型表面，与原型分离，得到电极,壳体,在电极壳体的下工作表面镀,紫铜,将电极固定座与电极壳体连接，构成金属电极,。,模具电火花加工的电极制作通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸,16,粉末冶金法,用快速原型系统制造母,模,在母模中充入钨铬钴合金钢,(,或铜钨合金,),粉末,用液压机压实,合金,从母模中取出压实后的,合金,在高温炉中烧结,合金,构成金属电极,。,浇注,法,用快速原型系统制造母,模,在母模中充入石墨粉与粘结剂的,混合物,固化石,墨粉,构成石墨电极,。,模具市场对于模具技术最重要的、带有先决性的要求就是其快速性,，这,就是快速原型快速模具技术产生的根本原因。,粉末冶金法 用快速原型系统制造母模在母模中充入钨铬钴,17,
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