先进制造技术

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1、《先进制造技术》实验指导书实验一快速原型制造1.1实验目的1.掌握快速原型制造技术的工作原理。2.进一步理解快速原型制造的方法。3.加深对快速成形技术的理解和认识；4.熟悉快速成形技术的基本流程；5.推广该项技术的普及和应用。1.2实验要求1.熟悉和使用三维软件，并进行特定零件的的建模，构造原形件。2.利用专用计算机对原形件进行切片，生成STL文件，并将STL文件送入FDM快速成型系统；3.对模型制作分层切片；生成数据文件；4.快速原型机按计算机提供的数据逐层堆积，直至原形件制作完成；5.观察快速原型机的工作过程，分析产生加工误差的原因，提出解决的办法。1.3实验主要仪器设备1、FDM快

2、速成型系统一台2、造型计算机3、PVC丝状材料1.4实验原理图1快速原型机1.4.1快速原型技术简介快速成形(ＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ,ＲＰ)技术是20世纪80年代问世的一门新兴制造技术，自问世以来，得到了迅速的发展。由于ＲＰ技术可以使数据模型转化为物理模型，并能有效地提高新产品的设计质量，缩短新产品开发周期，提高企业的市场竞争力，因而受到越来越多领域的关注，被一些学者誉为敏捷制造技术的使能技术之一。1.4.2快速原型技术的基本工作过程快速成形技术是由ＣＡＤ模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体技术的总称。其基本过程是：1、首先设计出所需零件的计算机三维模型，并按照通用的格式

3、存储（STL文件）；2、跟据工艺要求选择成形方向（Ｚ方向），然后按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的单元，通常将其按一定厚度进行离散(习惯称为分层)，把原来的三维ＣＡＤ模型变成一系列的层片（CLI文件）；3、再根据每个层片的轮廓信息,输入加工参数，自动生成数控代码；4、最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。这样就将一个物理实体复杂的三维加工转变成一系列二维层片的加工，因此大大降低了加工难度。由于不需要专用的刀具和夹具，使得成形过程的难度与待成形的物理实体的复杂程度无关，而且越复杂的零件越能体现此工艺的优势。目前快速成形技术包括一切由ＣＡＤ直接驱动的成形

4、过程。图2LOM－熔融沉积成型原理图1.4.3快速原型技术的特点1、由ＣＡＤ模型直接驱动；2、可以制造具有复杂形状的三维实体；3、成形设备是无需专用夹具或工具的成形机；4、成形过程中无人干预或较少干预；5、精度较低；分层制造必然产生台阶误差，堆积成形的相变和凝固过程产生的内应力也会引起翘曲变形，这从根本上决定了ＲＰ造型的精度极限。1.4.4我国ＲＰ技术发展及应用现状自20世纪90年代初我国学者从国外认识了ＲＰ技术后,即着手研究。在我国科技人员不懈的努力下,经过10年的研究开发与推广应用，我国已掌握了从设备到工艺材料的生产技术，在ＲＰ技术应用方面亦开展了大量的研究并取得了可喜的成果。通过组

5、建国家级ＲＰ技术推广应用服务中心，有效地推动了我国ＲＰ技术的发展。但整体水平与国外先进水平相比还有较大差距，主要表现在产品规格型号少，工艺材料品种单一，特别是在产业化和应用服务方面的差距尤为突出。经过10年的努力，我国研制出了ＳＳＭ、ＨＲＰ、ＨＲＰＳ系列分层实体制造(ＬＯＭ)成形机；ＬＰＳ和ＣＰＳ系列立体光造型(ＳＬＡ)成形机；ＡＦＳ-300型选择性激光烧结(ＳＬＳ)成形机；ＭＥＭ熔丝沉积制造(ＦＤＭ)。有了具有自主知识产权的快速成形系统，申请了大量的专利。在某些基础技术研究方面我们达到了国际水平，如开发ＣＡＤ原始数据直接切片方法；满足人体细胞生长并可降解的人造骨骼医用材料；基于ＲＰ的人

6、工骨骼复制、生物活性材料成形技术研究等领域。据不完全统计，我国现有ＲＰ设备100余台，其中国产设备约占50%，国产设备使用的工艺材料几乎全部由国内自己生产。在国家政策的引导下，国家级ＲＰ服务中心配备了国产设备。大部分国产设备在科研、教学和生产中发挥作用，得到用户认可，为进一步开拓市场奠定了基础。另外，由于ＲＰ技术的问世，为电镀模、金属冷喷模、石膏模、硅胶模等模具制造技术注入新的活力，重新引发出新一轮快速模具制造技术的攻关，并已在旅游纪念品、轻工等行业大量应用。航空航天、医疗界复杂形状的单件产品，使用传统方法几乎难以生产，由于有ＲＰ技术，使得生产周期缩短，成本大大下降。目前，抛开新成形材料

7、和新成形工艺的进一步拓展不谈，快速成形技术的应用正朝两个方向发展：一是走大型化发展之路，利用大型成形机和其他技术相结合，直接或间接地快速制造出有实用功能的金属模具、金属零件；二是走小型化道路，开发出低能耗、低噪音的小型成形机，也即所谓的“三维打印机”，甚至于“彩色三维打印机”，可以走入寻常百姓家，自己设计自己制造所喜爱的工艺品。1.4.5快速原型机主要特性简介　成型工艺无需激光，节约投资、降低运行成本且造型速度快，在现有快速成型设备