快速成型技術(shù)的應(yīng)用-文庫(kù)吧資料
2024-11-06 23:27本頁(yè)面
【正文】 ）系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全，維護(hù)成本低，可以使用無(wú)毒原材料。而支撐材料絲較粗且成本低，沉積效率也較高。一個(gè)噴頭用于沉積模型材料，一個(gè)噴頭用于沉積支撐材料。絲材熔融沉積的層厚隨噴頭的運(yùn)動(dòng)速度（最高速度為 380mm/s）而變化，通常最大層厚為 ～ 。噴頭的前端有電阻絲式加熱器，在其作用下，絲材被加熱熔融（熔模鑄造臘絲的熔融溫度為 74℃，機(jī)加工臘絲的熔融溫度為 96℃， ABS 塑料絲為 270℃），然后通過(guò)出口涂覆在工作臺(tái)上，并在冷卻后形 圖 212 FDM 工藝基本原理 成界面輪廓。 FDM 制造工藝的基本原理如圖212 所示，其過(guò)程如下： 將實(shí)芯絲材原材料纏繞在 供料輥上，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)棍子旋轉(zhuǎn)，輥?zhàn)雍徒z材之間的摩擦力使絲材向噴頭的方向送出。如果熱熔性材料的溫度始終高于固化溫度，而成型部分的溫度稍低于固化溫度，就能保證熱熔性材料擠噴出噴嘴后，隨即與前一層面熔結(jié)在一起。 a) b) 圖 211 鑄鐵手柄的 CAD 和 LOM 原型 a) 手炳 CAD 造型 b）手炳的 LOM 原型 FDM熔絲沉積成型法 工藝原理 FDM （ Fused Deposition Manufacturing） 使用一個(gè)外觀非常像二維平面繪圖儀的裝置 ，只是筆頭被一個(gè)擠壓頭（噴頭）代替，它可擠壓出一束非常細(xì)的蠟狀塑料（熱塑性）或熔模鑄造臘。隨著 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展和普及，具有復(fù)雜曲面形狀的手柄的設(shè)計(jì)直接在 CAD/CAM軟件平臺(tái)上完成，借助 LOM 制造技術(shù)，可以直接由 CAD 模型高精度地快速制作砂型鑄造用 圖 29 涂覆兩遍環(huán)氧樹(shù)脂后原形表面形態(tài)示意圖 圖 210 拋光后原型表面的效果示意圖 木模，克服了人工制作的局限和困難，極大地縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)的周期并提高了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。如圖 210。 （ 5）對(duì)已經(jīng)涂覆了堅(jiān)硬環(huán)氧樹(shù)脂的原型再次用砂紙打磨，打磨中注意確保原型的尺寸精度在要求的范圍內(nèi)。 （ 4）再次涂覆以填充溝痕，并長(zhǎng)時(shí)間固化。表面涂覆的工藝過(guò)程如下： （ 1）將剝離后的原型用砂紙輕輕打磨， （ 2）按規(guī)定比例配制環(huán)氧樹(shù)脂（ TCC630/TCC115N=100：20），并混合均勻。涂布厚度指的是在紙上涂多厚的膠，選擇涂布厚度的原則是在保證可靠粘結(jié)的情況下，盡可能涂得薄，以減少變形、溢膠和措移。涂布形式指的是均勻式涂布還是非均勻涂布。 7）良好的廢料分離性能。 5）在熔融狀態(tài)下與紙具有良好的涂掛性和涂勻性。熱熔膠中還要添加其它特殊的組分以滿足以下要求： 3）良好的熱熔冷固性（室溫下固化， 70～ 100℃開(kāi)始熔化）。 （ 2） 熱熔膠 1）紙層之間的 粘結(jié)靠熱熔膠保證。 圖 28 LOM 法工藝原理示意圖 6）易打磨，表面光潔。 4）收縮小，保證加熱過(guò)程中不會(huì)因部分水分損失而導(dǎo)致變形。以保證良好的涂膠性能。 （ 1） 成型用紙 LOM 成型用紙應(yīng)滿足一下要求： 1）良好的抗?jié)裥?，保證原材料不會(huì)因時(shí)間長(zhǎng)而吸水。目前 LOM 成型所用薄層材料多為紙材，而粘結(jié)劑一般為熱熔膠。 薄片疊層制造工藝的材料 LOM 工藝中的成型材料包括薄層材料、粘結(jié)劑和涂布工藝。用來(lái)制作復(fù)合模、薄料模、級(jí)進(jìn)模等，經(jīng)濟(jì)效益也甚為顯著。然后剝離廢紙小方塊，即可得到性能似硬木或塑料的“紙質(zhì)模樣產(chǎn)品”。 CO2激光器發(fā)射的激光束經(jīng)反射鏡和聚焦鏡等組成的光路系統(tǒng)到達(dá)光學(xué)切割頭，激光束跟蹤零件的二維橫截面輪廓數(shù)據(jù)，進(jìn)行切割，并將輪廓外的廢紙余料切割出方形小格，以便成型過(guò)程完成后易于剝離余料。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)授紙輥轉(zhuǎn)動(dòng)，使紙卷沿圖中箭頭方向移動(dòng)一定距離。 如圖 28，首先將需進(jìn)行快速成型的產(chǎn)品的三維圖形 輸入計(jì)算機(jī)的成型系統(tǒng)，用切片軟件對(duì)該三維圖形進(jìn)行切片處理，得到沿產(chǎn)品高度方向上的一系列橫截面輪廓線。 激光薄片疊層制造（ LOM）技術(shù) 工藝原理 LOM 技術(shù)是一種常 用來(lái)制作模具的新型快速成形技術(shù)。通過(guò)快速成型技術(shù) ,可以很快得到精確的產(chǎn)品試樣 ,為模具設(shè)計(jì) CAD 和 CAM 提供了有利的參考。我國(guó)每年需進(jìn)口模具達(dá) 8 億多美元，主要是復(fù)雜模具和精密模具，因此， SLS 技術(shù)在未來(lái)的汽車模具制造業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊。上海交通大學(xué)也已通過(guò) RP 與精密鑄造結(jié)合的方法為汽車及汽車輪胎等行業(yè)生產(chǎn)進(jìn)口替代模具計(jì) 80 余副。一個(gè)中等大小、較為復(fù)雜的電極一般 4～ 8h 即可完成，復(fù)形精度完全滿足工程要求。 2）鋼質(zhì)模具的制作 將 RPM 技術(shù)與精密鑄造技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)金屬模的 快速制造。 間接制模法可分為： 1）軟質(zhì)簡(jiǎn)易模具的制作 采用硅橡膠、金屬粉環(huán)氧樹(shù)脂粉和低熔點(diǎn)合金等將原型準(zhǔn)確復(fù)制成模具，或?qū)υ瓦M(jìn)行表面處理，用金屬噴涂法或物理蒸發(fā)沉積法鍍上一層熔點(diǎn)較低的合金來(lái)制作模具。用這種方法制造的鋼制銅合金注射模，壽命可達(dá) 5 萬(wàn)件以上。基于 RPM 的模具制造方法可分為直接制模法和間接制模法。用該系統(tǒng)制造的鋼銅合金注塑模具，可注塑 5 萬(wàn)件工件。目前該公司已研制出 SLS2020 系列第三代產(chǎn)品。 應(yīng)用實(shí)例 （ 1） 在汽車模具制造中應(yīng)用 。 圖 26 STP1 粉燒結(jié)樣件 圖 27 精鑄蠟粉燒結(jié)件 該技術(shù)具有原材料選擇廣泛、多余材料易于清理、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適用于原型及功能零件的制造。 （ 4） 覆膜金屬粉（ CMP1）：對(duì)不銹鋼粉末經(jīng)過(guò)樹(shù)脂包覆制得，燒結(jié)件變形很小，尺寸穩(wěn)定。 （ 3） 覆膜陶瓷粉（ CCP1）：對(duì)陶瓷粉末經(jīng)過(guò)樹(shù)脂包覆制得。其燒結(jié)成型件經(jīng)不同的后處理方法具有以下功能： 1） 結(jié)合浸樹(shù)脂工藝，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度，可作為原型件及功能零件。制得的燒結(jié)成型件經(jīng)簡(jiǎn)單后處理，即可作為精鑄蠟?zāi)Ｊ褂?；采用蒸氣法脫模，避免了環(huán)境污染。 a 蘇州科雷特公司產(chǎn) AFS 系列 b 美國(guó) 3dsystems 公司的 vanguard 系列 圖 24 SLS 快速成型機(jī)外型 圖 25 AFS 快速鑄造生產(chǎn)過(guò)程示意 圖 常用造型材料介紹 （ 1） 精鑄蠟粉（ PCP1） 由化學(xué)合成法制得。 （ 4）樣品制作 。 （ 3）快速模具制造 。 利用快速成型與精密鑄造相結(jié)合的快速鑄造技術(shù)，可以對(duì)單件、小批量和特殊復(fù)雜零件的直接生產(chǎn)，無(wú) 需開(kāi)模具。 直觀驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、 可裝備性、美觀性，找出設(shè)計(jì)缺陷、完善產(chǎn)品 設(shè)計(jì)。這時(shí)，成型缸活塞下移一給定量，供料缸活塞上移，鋪粉滾筒再次鋪粉，激光束再按第二層信息進(jìn)行掃描，所形成的第二片層同時(shí)也被燒結(jié)固化在第一層上，如此逐層疊加，一個(gè)三維實(shí)體零件就制作出來(lái)了。成型過(guò)程開(kāi)始，供粉缸內(nèi)活塞上移一給定量，鋪粉滾筒將粉料均勻地鋪在成型缸加工表面上，激光束在計(jì)算機(jī)的控制下以給定的速度和能量對(duì)第一層信息進(jìn)行掃描。 （ 2） 物理過(guò)程 （ 疊加 ） 。這些離散的片層按次序累積起來(lái)仍是所設(shè)計(jì)的零件實(shí)體形狀。再用一離散（切片）軟件從 STL文件 離散出一系列給定厚度的有序片層。 （ 1） 信息過(guò)程 （ 離散 ） 。 以國(guó)產(chǎn) AFS 快速成型機(jī)為例，其工藝過(guò)程如圖 23 圖 23 SLS 成型原理 AFS 激光快速自動(dòng)成型機(jī)采用選區(qū)激光燒結(jié)（ SLS）原理。目前，全世界有 10 多家工廠生
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