先进制造技术_第四章_快速原型技术

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德能并進 勇毅翔远

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快速原型制造技术

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快速原型制造简介快速原型制造 ——RAPID PROTOTYPING 简称 RP 九十年代发展起来的一项高新技术。 RP技术是在现代 CAD/CAM 技术、激光技术、计算机 数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基 础上集成发展起来的 RP 技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情况下 ，可将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维的 实体模型或样件，这就是 RP 技术所具有的潜在的 革命意义。

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RP技术的基本原理快速成形是一种离散 /堆积的加工技术，其基本过程是首先将计算机 生成的零件三维实体沿某一坐标轴进行分层处理(离散),得到每层 截面的一系列二维截面数据，按特定的成形方法(LOM、SLS、FDM、 SLA等)每次只加工一个截面，然后自动叠加(堆积)一层成形材料， 这一过程反复进行直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型。 步骤： (1)C AD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型； (2)将三维模型沿一定方向(通常为Z向)离散成一系列有序的二维 层片(习惯称为分层); (3)根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成 数控代码； (4)成形机制造一系列层片并自动将它们堆积起来，得到三维物理 实体。

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RP技术的基本原理三维CAD模型 分层切片

各层截面的轮廓 激光器(或喷嘴)按各层截 面轮廓切割、固化或烧结 微小厚度的片状实体 逐层堆积 三维模型或样件

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快速原型制造特点(1)成形全过程的快速性，适合现代激烈的产品市场； (2)可以制造任意复杂形状的三维实体； (3)用CAD模型直接驱动，实现设计与制造高度一体化， 其直观性和易改性为产品的完美设计提供了优良的设计环 境； (4)成形过程无需专用夹具、模具、刀具，既节省了费用， 又缩短了制作周期。 (5)技术的高度集成性，既是现代科学技术发展的必然产 物，也是对它们的综合应用，带有鲜明的高新技术 特征。

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快速原型制造作用1. 设计方案快速转换为三维的实体模型或样件。 2. 提高了新产品开发的一次成功率，提高了产品在市场上的竞 争力和企业对市场的快速反应能力 3.为技术人员之间，以及技术人员与企业决策者、产品的用户 等非技术人员之间提供了一个更加形象、完整、方便的工程 交流工具。 4.支持同步(并行)工程的实施 5.支持技术创新、改进产品外观设计。 6.用 RP 技术制做模具 7.逆向工程(反求)

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快速原型制造的应用快速成形法主要适合于新产品开发，快速单件及小批量零件制 造，复杂形状零件的制造，模具与模型设计与制造，也适合于 难加工材料的制造，

外形设计检查，装配检验和快速反求工程 等

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快速原型服务领域工业造型、模具、家电、电子仪表、轻工、塑料、玩具、 航空航天、军工、机械、汽车、摩托车、内燃机、建筑 规划及模型、科研、医疗等。

头骨模型(SLA)

机械零件(SLA)

LOM 空调零件

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快速原型制造种类1.材料累加法 (Material Increase Manufacturing) 成型工艺 2.材料去除法:三维雕刻机 (Material Increase Manufacturing)

加工能量

(1)Laser beam(激光束)RP (2)Lamp(光照)RP (3)Heat energy(热能)RP (4)Mechanical energy(机械能)RP

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快速原型制造方法激光束RP可分为： 1. 立体光刻(SLA: Stereolithography)、 2. 选择激光沉积(SLS: Selective Laser Sintering) 3. 分层制造(LOM: Laminated Object Manufacturing) 4. 形状沉积制造(SDM: Shape Deposition Manufacturing) 机械能RPM又可分为 1. 冲击颗粒制造(BPM: Ballistic Particle Manufacturing) 2. 三维打印(3D Printing) 3. 熔化沉积造型(FDM: Fused Deposition Modelling)

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主要方法及比较1.光固化立体造型 (SL--Stereolithography) 2.分层实体制造 (LOM—Laminated Object Manufacturing) 3.选择性激光烧结 (SLS—Selected Laser Sintering) 4.熔融沉积造型 (FDM—Fused Deposition Modeling)

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主要方法及比较1.光固化立体造型(SL—Stereo lithography)

将激光聚集到液态光固化材料(如光固化树脂)表面，令其有规律地 固化，由点到线到面，完成一个层面的建造，而后升降移动一个层片 厚度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一个层面，由此层层迭 加成为一个三维实体。