【正文】 隨著科學技術的發(fā)展和制造工藝的不斷完善，未來零件成形將沿著兩個方向發(fā)展，一方面是各種成形方式與工藝的不斷完善。即保證成形件具有預先規(guī)定的機械性能，電學性能和表面質(zhì)量等等。成形順序，成形件幾何設計以及 NC代碼的生成等均屬此范圍。 ※ 序的設計與建立。 第二章 快速成型技術原理及其方法 快速成型技術的原理 ※ 物質(zhì)的提取和材料的轉(zhuǎn)移。 思考題 ? RP的工藝過程。 快速成形技術的重要特征是 ： ? 1)高度柔性，成形過程無需專用工具或夾具。構成三維物理實體的每一層片，一般為 2． 5維層片，即側(cè)壁為直壁的層片。 ?材料科學的發(fā)展則為快速成形技術奠定了堅實的基礎，材料技術的每一項進步都將給快速成形技術帶來新的發(fā)展機遇。 CAD技術實現(xiàn)了零件的曲面或?qū)嶓w造型，能夠進行精確的離散運算和繁雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 圖 12 快速成型的五個步驟 快速成型的特征 ?快速成形技術在成形概念上以離散堆積成形為指導思想；在控制上以計算機和數(shù)控為基礎，以最大柔性為目標。 層層堆積 當一層制造完畢后，成形機工作臺面下降一個層厚的距離，再加工新的一層，如此反復進行直至整個原型加工完成。 圖 12 快速成型的五個步驟 快速成型五個步驟 層面信息處理 為控制成形機對層面的加工軌跡，必須把層面的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成控制成形機運動的數(shù)控代碼。破壞了零件在 z向的連續(xù)性， z向上會產(chǎn)生“臺階”。 快速成型五個步驟 CAD模型設計 主要是解決零件的幾何造型，應有較強的實體造型或曲面造型功能，并與后續(xù)的軟件具有良好的數(shù)據(jù)接口。 CAD建模 ?分層、加工路徑生成 ? 堆積制造 圖 11快速成型過程示意圖 ?首先由 CAD軟件設計出所需零件的計算機三維曲面或?qū)嶓w模型，即數(shù)字模型或稱電子模型； ?然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)則將該模型離散為一系列有序的單元，通常在 z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M行離散 (習慣稱為分層或切片 )，把三維電子模型變成一系列的二維層片； ?再根據(jù)每個層片的輪廓信息，進行工藝規(guī)劃，選擇合適的加工參數(shù)，自動生成效控代碼； ?最后由成形機接受控制指令制造一系列層片并自動將它們聯(lián)接起來，得到 — 個三維物理實體。 快速成型技術定義 簡單說，快速成形技術是由 CAD模型直接驅(qū)動，快速制造任意復雜形狀的三維物理實體的技術。 從全球市場經(jīng)濟的特征看 RPT的產(chǎn)生背景 關于對快速成型的命名 ※ 對這項新技術的命名，多年未能統(tǒng)一，常見有以下幾種： €快速成型 (Rapid Prototyping) €任意成型 (Freeform Fabrication) €桌面制造 (DeskTop Manufacturing) €三維打印 (3D Printing) €快速原型 /零件制造 (RPM) €快速工模具制造 (RTM) €快速鑄造 (RC) ※ 我國已傾向于“快速成型” （ Rapid Prototyping ）這個名稱。它于20世紀 80年代后期興起，起源于美國，很快發(fā)展到日本，西歐和中國，是制造技術領域的一次重大突破。 從學科發(fā)展的特征看 RPT的產(chǎn)生背景 ※ 面向市場的集成技術工程化要求是多品種、變批量和對市場的快速響應，因此要求系統(tǒng)具有快速開發(fā)新產(chǎn)品的能力，而傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法費用高、周期長，企業(yè)必須采用新的產(chǎn)品開發(fā)手段才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地，在這種歷史背景下， RPT就應用而生了。反過來它的發(fā)展又豐富了相關學科的研究內(nèi)容，從而促進了相關技術的發(fā)展。 ※“ 接口”問題就是學科前沿的界域問題 。學科前沿也可以理解為已解決和未解決的科學技術問題之間的界域。 ※ 一方面，不同學科之間的交叉融合迅速產(chǎn)生了科學技術新的聚集，例如智能技術、傳感技術、信息技術與結(jié)構科學的交叉正在產(chǎn)生智能結(jié)構科學；激光技術、新材料技術、計算機輔助設計和制造集成了快速成型制造（ RPT） ※ 另一方面，經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步又對科學技術提出了新的期望，譬如人們希望由微型計算機進入人體血管進行醫(yī)療作業(yè)；期待出現(xiàn)微型耳窩“種入聾耳內(nèi)從而產(chǎn)生聽力”。 ※ 它是一門多學科交叉，多技術集成的先進制造技術，也是制造理論研究成果中具有代表性的成果之一。 快速設計及成型技術 第一章 緒論 ※ 快速成型（ Rapid Prototyping ― RP）技術屬于機械工程學科特種加工工藝的范圍。 ※ 使用激光作為能源的快速成型技術 (RPT)還可以歸入激光加工門類。 快速成型技術的產(chǎn)生具有鮮明的時代特征，其背景為： ※ 科學技術整體、迅速的發(fā)展不僅促進了經(jīng)濟的繁榮和社會的進步，而且還豐富和發(fā)展了各門學科。 ※ 這種聚合和期望可以稱之為學科前沿。 ※ 機械工程學科的新領域幾乎都是交叉學科，各項先進制造技術都是多種技術的集成，它們的產(chǎn)生和發(fā)展離不開相關學科的發(fā)展，因此解決好技術集成的“接口”就成為各項先進制造技術的研究內(nèi)容。 RPT將激光技術、新材料技術、 CAD/CAM集成起來，解決了激光技術對新材料的作用， CAD模型（ STL文件格式）的切片處理，以及滿足“離散 /堆積”成型工藝要求的包括數(shù)控技術、精密機械和光電子技術在內(nèi)的一系列“接口”問題，從而形成一項新的先進制造技術。 ※ RPT符合上述學科前沿的特徽。 ※ 簡言之，快速成型技術具有鮮明的時代特征。屬于局部制造理論范圍內(nèi)的研究成果。常用 RP來代表快速成型，用 RPT來表示快速成型技術，用 RPS用于表示快速成型系統(tǒng)。核心是由 CAD模型直接驅(qū)動，其基本過程如圖11所示。 ?這種將一個物理實體復雜的三維加工離散成一系列二維層片的加工，是一種降維制造的思想，大大降低了加工難度，并且成形過程的難度與待成形的物理實體的形狀和結(jié)構的復雜程度無關。 z向離散化 分層過程．它將CAD模型在 z向上分成一系列具有一定厚度（ ~）的薄層。從理論上講，分層厚度合理，可滿足零件的加工精度要求。 層面加工與粘接 成形機根據(jù)控制指令進行二維掃描，同時進行層與層的粘接。對完成的原型進行后處理，如深度固化、去除支撐、修磨、著色等，使之達到要求。 ?計算機技術和數(shù)控技術高度發(fā)展的今天，才有可能產(chǎn)生快速成形技術。先進的數(shù)控技術為高速精確的二維掃描提供必要的基礎，這是精確高效堆積材料的前提。目前快速成形技術中材料的轉(zhuǎn)移形式可以是自由添加、去除、添加和去除相結(jié)合等多種形式。目前也出現(xiàn)了由 3維層片構成實體的工藝。可以制造任意復雜形狀的三維實體； ? 2)CAD模型直接驅(qū)動， CAD／ CAM一體化，無需人員干預或較少干預，是一種自動化的成形過程； ? 3)成形過程中信息過程和材料過程的一體化，適合成形材料為非均質(zhì)并具有功能梯度或有孔隙度要求的原型； ? 4)成形的快速性，適合現(xiàn)代激烈競爭的產(chǎn)品市場； ? 5)技術的高度集成性，快速成形是計算機、數(shù)控、激光、新材料等技術的高度集成。 ?（或內(nèi)涵）是什么？ ?？ ?。從廣義上講，從自然形態(tài)的物質(zhì)到成形實體所用的材料均屬此范疇。所謂序是指組織材料達到三維實體最終結(jié)構的書序與約束。 ※ 性能保證。過程控制，在線檢測和下線后的后處理工藝及檢驗均屬此范疇。另一方面是多種成形方式、多種成形工藝不斷交叉、融合。 ※ 傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨等加工方法屬于去除成形，現(xiàn)代電火花加工、激光切割、打孔等也屬于去除成形。 堆積成形 ※ 堆積成形是運用合并和連接的方法，把材料（汽、液、固相） 有序的合并堆積起來的成形辦法。它是在計算機控制下完成的，其最大的特點是不受成形零件復雜程度的限制。 受迫成形 ※ 受迫成形是利用材料的可成形性（如塑性等）在特定外圍約束 （邊界約束或外力約束） 下的成形方法。目前受迫成形還未完全實現(xiàn)計算機控制，多用于毛坯成形、特種材料成形等。 自然界中生物個體發(fā)育均屬于生長成形，“克隆” 技術是產(chǎn)生在人為系統(tǒng)中的一種成形方式。 快速成形技術的原理 ※ 籠統(tǒng)講， RP屬于堆積成形，嚴格講， RP應該屬于離散 /堆積成形。 ※ 它將一個復雜的三維加工簡化為一系列二維加工的組合與傳統(tǒng)加工成形方法形成鮮明的對照 。 該三維 CAD模型可以利用計算機輔助設計軟件（如 Pro