【正文】 離散過程在計算機中進行離散處理堆積過程在成形機中進行層片堆積圖 323 RPM的工藝流程 一、 RPM的概念 ? RPM的技術原理及特點 ? RPM的特點 ① 制造過程柔性化 ② 技術的高度集成化 ③ 設計制造一體化 ④ 產品開發(fā)快速化 ⑤ 制造自由成形化 ⑥ 材料使用廣泛性 一、 RPM的概念 ? RPM的技術原理及特點 ? RPM的效益 ① 從設計和工程角度出發(fā)，增加零件復雜性 ,無需受時間和成本的限制 ② 從制造角度出發(fā)，減少設計、加工、檢驗的工具 ③ 從市場和用戶角度出發(fā)，減少風險 ,無需預測幾年后市場的動態(tài) 一、 RPM的概念 ? RPM的發(fā)展趨勢 ? 面向制造的 RPM ? 研制更適合于 RPM的新型材料 ? RPM技術的智能化 ? 桌面化的 RPM制造系統(tǒng) (Desktop Manufacture System) ? 網絡化的 RPM技術 ? 開發(fā)功能強大的 RPM軟件 ? 生長成形 (Growth Forming) 二、 RPM的工藝方法 ? RPM工藝方法的分類 ? 按成形所采用的原材料分類 ① 液體的光、熱聚合與固化 ② 固體粉末的燒結與粘結 ③ 固態(tài)絲、線材的融化 ④ 固態(tài)膜、片材的粘結 二、 RPM的工藝方法 ? RPM工藝方法的分類 ? 按制造工藝原理分類 ① 立體光刻（ Stereo Lithography Apparatus, SLA） ② 層合實體制造（ Laminated Object Manufacturing， LOM） ③ 選擇性激光燒結（ Select Laser Sintering，SLS） ④ 熔融沉積造型（ Fused Deposition Modeling ,FDM） ⑤ 三維打印制造（ Three Dimensional Printing,3DP） ⑥ 焊接成形（ Welding Forming） ⑦ 其他技術 二、 RPM的工藝方法 ? 層合實體制造 (LOM) ? 層合實體制造又稱分層實體造型、分層物件制造等。層合實體制造LOM是幾種最成熟的快速成形制造技術之一。 ? LOM工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個截面。因此成形厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。 ? LOM工藝采用的材料有紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，除了制造模具、模型外，還可以直接制造結構件或功能件。但由于材料薄膜厚度有限．未經處理的側表面不夠光潔，需要進行再處理，如打磨、拋光、噴漆等。另外，當采用的金屬片的厚度太薄時，所形成的零件的力學性能也會受到很大的影響。 圖 324 LOM工藝原理圖 二、 RPM的工藝方法 ? 選擇性激光燒結法 (SLS) ? SLS工藝是采用粉末狀材料成形的。用激光束在計算機的控制下有選擇地進行燒結，被燒結部分固化在一起構成了零件的實心部分。 ? SLS的優(yōu)點有：材料豐富，理論上可采用任何加熱時粘度降低的粉末材料；工藝簡單；制造精度高；制造成本低可制作復雜形狀零件。缺點是成形速度較慢，由于粉末鋪層密度低會導致精度較低和強度較低。 圖 325 SLS工藝原理圖 二、 RPM的工藝方法 ? 立體光刻（ SLA） ? 立體光刻又稱立體印刷成形、立體印刷、光敏液相固化、立體造型等 。 ? 1988年美國 3D System公司推出世界上第一臺商品化樣機 SLA一 1 ? 激光成形機中的激光束按數(shù)控指令掃描，使盛于容器內的液態(tài)光敏樹脂逐層固化并粘結在一起。 ? SLA特點：可成形任意復雜形狀的零件；成形精度高；材料利用率高，性能可靠。 ? SLA法工藝適用于產品外形評估、功能試驗、快速制造電極和各種快速經濟模具；不足之處是所需設備及材料價格昂貴，光敏樹脂有一定毒性，不符合綠色制造趨勢。 圖 326 SLA工藝原理圖 二、 RPM的工藝方法 ? 熔融沉積造型 (FDM) ? 熔融沉積制造又稱為熔化堆積法、熔融擠出成模、熔融沉積陶瓷等。 ? FDM是由計算機根據 CAD 模型確定的幾何信息控制 FDM 噴嘴 , 將使用的材料通過加熱器的擠壓頭熔化成液體 , 使熔化的熱塑材料絲通過噴嘴擠出 , 擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準確運動 , 擠出半流動的熱塑材料沉積固化成精確的實際部件薄層 , 覆蓋于已建造的零件之上 , 并迅速凝固 , 形成一層材料。 ? FDM的特點： FDM工藝無需激光系統(tǒng)，因而設備簡單，運行費用便宜，尺寸精度高，表面光潔度好，特別適合薄壁零件；但需要支撐，這是其不足之處。 圖 327 FDM工藝原理圖 三、 RPM的應用 ? RPM在新產品開發(fā)中的應用 ? 在現(xiàn)代產品設計中 ， 設計手段日趨先進 ， CAD計算機輔助設計使得產品設計快捷 、 直觀 ，但由于軟件和硬件的局限 ， 設計人員仍無法直觀地評價所設計產品的效果 、 結構合理性及生產工藝的可行性 。 為提高設計質量 ， 縮短生產試制周期 。 快速成型系統(tǒng)可在幾個小時或幾天內將設計人員的圖紙或 CAD模型轉化成現(xiàn)實的模型和樣件 。 這樣就可進行設計評定 ， 迅速地取得用戶對設計的反饋意見 。 同時也有利于產品制造者加深對產品的理解 ，合理地確定生產方式 、 工藝流程 。 與傳統(tǒng)模型制造相比 ， 快速成型方法速度快 ， 能夠隨時通過 CAD進行修改與再驗證 ， 使設計走向盡善盡美 。 采用 RPM快速產品開發(fā)技術可減少產品開發(fā)成本 30％ ～ 70％ ， 縮短開發(fā)周期 50％ 。如德國一公司開發(fā)光學照相機機體 ， 采用 RPM技術從 CAD建模到原型制作僅需 3～ 5天時間 ，耗費 5000馬克；而用傳統(tǒng)的方法則至少需一個月 ， 耗費 3萬馬克 。 三、 RPM的應用 ? 西北快速成型生產力促進中心為西北國際電信股份有限公司的醫(yī)療儀器產品做產品快速開發(fā)服務的典型案例 三、 RPM的應用 ? RP在產品功能試驗的應用 ? 西安東方機械廠導彈引信葉輪的開發(fā) ? 江陰汽車空調器廠開發(fā)的汽車空調器動葉輪與靜葉輪 三、 RPM的應用 ? RP在模具制造中的應用 ? 以快速成型制作的實體模型 ， 結合精鑄 、金屬噴涂 、 電鍍及電極研磨等技術可以快速制造出模具 ， 其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的 1／ 5～ 1／ 10， 而成本卻僅為其 1／ 3～ 1／ 5。 三、 RPM的應用 ? 用快速成型件作母模，制作硅橡膠模 ? 當制造的零件件數(shù)較少（批量在 20～ 50件）時，一般采用以 RP原型作母模，采用室溫硫化的有機硅橡膠澆注制作硅橡膠模。 ? 該工藝方法可以快速、容易而廉價地小批量生產各種塑料零件和石蠟模型，成型件具有較好精度 ,在航空航天、體育用品、玩具和裝飾設備等領域應用廣泛。制作生產周期為 1周左右。成本為鋼模的 1/15～ 1/20。 三、 RPM的應用 ? 金屬噴涂（ Metal Spraying）制模法 ? 當模具要求的壽命在 3000件以下時，一般采用以 RP原型作母模，將熔化金屬充分霧化后以一定的速度噴射到母模的表面，形成模具型腔表面，充填背襯復合材料，制作鋅鋁合金軟模具。 ? 該工藝方法簡單，周期短，型腔表面及其精細花紋一次同時形成。其制作周期為 1～ 2周，成本為數(shù)控法加工鋼模的 1/3～ 1/5。 三、 RPM的應用 ? 用快速成型件作母模，制作鋼模 ? 當模具要求的壽命在 3000件以上時，可以采用以 RP原型作母模，翻制由環(huán)氧樹脂與碳化硅混合物構成的整體研磨輪（ 3D砂輪），在石墨電極成型機上研磨出整體石墨電極，或利用電化學原理通過電鑄的方法使銅沉積在 RP原型表面約 2～3mm厚，移去 RP原型，得到電極殼體，充填背襯材料，制成整體銅電極。利用以上整體石墨電極或整體銅電極通過電火花加工制造鋼模具。該模具制造工藝方法避免了 CNC加工，節(jié)約了 CNC編程及加工時間，復形精度也較高。其模具制作周期為 3～ 4周，成本為數(shù)控法加工鋼模的 1/2～1/3。 習題與思考題 ?敘述先進制造工藝的發(fā)展與特點 ?敘述超高速加工的概念及其主要特點 ?敘述微細加工的概念及其采用的工藝方法 ?分析 RPM的工作原理，列舉幾種典型的 RPM工藝方法 謝謝！