先进制造技术(2).ppt

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1、快速原型制造技术1、快速原型制造技术概述2、典型的RPM技术3、应用快速原型制造技术的意义目录4、快速原型制造技术的现状及发展前景1.1快速原型制造技术产生的背景1.2快速原型制造技术的概念1.3快速原型制造技术的原理及特点1、快速成型技术概述快速原型制造技术市场变化1.1快速原型制造技术产生的背景材料科学能源科学CAD/CAM计算机技术客户要求1.1快速原型制造技术产生的背景全球一体化市场、制造业竞争激烈，产品的开发速度成为市场竞争的主要矛盾。从技术发展角度，计算机、CAD/CAM、材料、激光等技术的

2、发展和普及为新的制造技术的产生奠定了基础。快速原型制造于20世纪80年代后期产生于美国，并很快扩展到日本及欧洲，于20世纪90年代初引入我国，是近20年来制造技术领域的一项重大突破。1.2快速原型制造技术的概念快速原型制造技术（RPM---RapidPrototypingManufacturing）是一种借助计算机辅助设计，或用实体反求方法采集得到有关原型或零件的几何形状、结构和材料的组合信息，从而获得目标原型的概念并以此建立数字化描述模型，之后将这些信息输出到计算机控制的机电集成制造系统，通过逐点、逐

3、面进行材料的“二维堆砌”成型（添加成型又称堆积成型，是通过逐步连接原材料颗粒、丝杆、层板等，或者是通过流体、熔体、液体或气体在指定位置凝固定形达到目的，其最大特点是不受成型零件发杂程度的限制），再经过必要的处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求，达到快速、准确地制造原型或实际零件、部件的现代化方法。1.2快速原型制造技术的概念RPM工艺极大地依赖于材料本身的特性，所处理的材料既要首先能够满足离散/堆积成形的特殊要求，又要能进行后处理和成形后具有必要功能，因此RPM工艺所擅长处理的材料目前只限于树

4、脂、蜡、某些工程塑料和纸等几类，与制造领域广泛使用的金属等高强度材料尚有距离，故以往多用于产品开发过程制造物理原型件，也就是说RPM最初是作为复杂形状构件原型的成形方法出现的，故称之为“快速原型制造”。1.3快速原型制造技术的原理及特点快速原型制造技术的原理：RPM是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。其基本过程是：首先由CAD软件设计出所需要的计算机三维曲面或实体模型，即数字模型或称电子模型；然后根据工艺要求，按照一定的规划将该模型离散为一系列有序的单元，通常在z向将其按一定

5、厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维电子模型变成一系列的二维层片；再根据每个层片的轮廓信息，进行工艺规划，选择合理的加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机接受控制指令制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维实体。这样就将一个物理实体的复1.3快速原型制造技术的原理及特点杂的三维加工离散成一系列层片的加工，大大降低了加工难度，并且成形过程的难度与待成形的物理实体形状和结构的复杂程度无关。1.3快速原型制造技术的原理及特点原理示意图：1.3快速原型制造技术的原理及特点RPM工作流程大致分为三

6、个阶段：1.前处理。这个阶段除通过造型软件或反求工程构造三维CAD模型外，通常还需对三维模型进行近似处理。常用的近似处理方法是用一系列的小三角形平面来逼近自由曲面，生成所谓STL格式文件。2.在RPM设备上快速成形。首先用配置在RPM设备上的切片软件沿成形制件的高度方向每隔一定距离（多为0.1mm）从CAD模型上依次截取平面轮廓信息，随后RPM设备上的激光头或喷射头在数控装置的控制下按截面轮廓信息相对于X-Y平面工作台运动，进行选择性激光扫描（实现固化、切割或烧结）或者进行选择性喷射（喷射热熔材料或粘结

7、剂），以物理或化学方法逐层成1.3快速原型制造技术的原理及特点CAD模型Z向离散化（分层）层面信息处理层面制造与连接加工完成后处理YN分解过程组合过程计算机信息处理过程成形机成型过程形并相互粘结（每成形一层工作台便下移一个切片厚度），这样一层层堆积便构成三维实体制件。3.后处理。为改善制件的性能，往往需要进行后处理，比如在纸质制件的表面涂覆一层金属、陶瓷或高分子材料，以提高制件表面的机械强度、耐磨性和防潮性等。1.3快速原型制造技术的原理及特点RPM与传统制造技术相比具有的特点：（1）产品的单价几乎与产

8、品批量无关,特别适合新产品的开发和单件小批量生产。（2）产品的造价几乎与产品的复杂程度无关,这是传统的制造方法无法比拟的。（3）高度的柔性制造过程和完全数字化。（4）高度的集成化。RPM技术可与传统制造技术集合,实现了CAD/CAPP/CAM的集成。（5）生成的零件可实现少或无切屑加工。（6）无需专用模具、夹具等专用工装即可获得零件。(1)立体印刷技术（SLA）(2)选择性激光烧结（SLS）(3)熔融沉积成型（FDM）2.典型的PRM技术(