【正文】 然后根據(jù)工藝要求；然后根據(jù)工藝要求將三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行將三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行 分層切片分層切片 得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光束有選擇性地切割一層一層的紙計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光束有選擇性地切割一層一層的紙，或燒結(jié)一層接一層的粉末材料，或固化一層又一層的液，或燒結(jié)一層接一層的粉末材料，或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或用噴嘴噴射一層又一層的熱熔材料或粘合態(tài)光敏樹脂，或用噴嘴噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑，形成一系列具有一個(gè)微小厚度的的劑，形成一系列具有一個(gè)微小厚度的的 片狀實(shí)體片狀實(shí)體 ；再采用；再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層 堆積成一體堆積成一體 ，從而制造，從而制造出所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品樣件、模型或模具。 概述概述◆◆ 去除成型去除成型 (Dislodge Forming) ◆◆ 添加成型添加成型 (Adding Forming) ◆◆ 凈凈 尺寸成型尺寸成型 (Net Forming) ? (1)平面分層。? (2)曲面分層。? (3)卷繞分層。目前已有目前已有 30多種多種 RPM工藝，具體以下共同特點(diǎn)：工藝，具體以下共同特點(diǎn)：◆◆ 制造過程柔性化制造過程柔性化 ；；◆◆ 產(chǎn)品開發(fā)快速化產(chǎn)品開發(fā)快速化 ；；◆◆ 采用離散采用離散 堆積原理，可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體；堆積原理，可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體；◆◆ 精度分析精度分析 ；；◆◆ 造型的分析造型的分析 ；； ◆◆ 系列化、模塊化分析系列化、模塊化分析 ◆◆ 制造過程可實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化制造過程可實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化 ；； ◆◆ 材料來源廣泛材料來源廣泛 ；；◆◆ 發(fā)展的可持續(xù)性發(fā)展的可持續(xù)性 RPM的特點(diǎn)的特點(diǎn) 概述概述48立體光刻立體光刻 （（ Stereo Lithography Apparatus， SLA））216。它使用液態(tài)光敏樹?？刂萍す馐辞衅浖厝〉膶用孑喞乓簯B(tài)樹脂成形。一層固化完畢后，工作臺(tái)合反應(yīng)形成一薄層的固態(tài)實(shí)體。重復(fù)此過程，并層層相互粘結(jié)上面，再進(jìn)行第二層固化。堆積出一個(gè)三維固體制件。成形精度較高，可達(dá)成形精度較高，可達(dá) 177。成型的制件。但制件韌性較差，設(shè)備投資較大，需要支撐。液態(tài)樹脂有一定的毒性。層合實(shí)體制造（層合實(shí)體制造（ Laminated Object Manufacturing， LOM）又稱分層實(shí)體造型）又稱分層實(shí)體造型 (Slicing Solid Manufacturing， SSM)，是美國(guó)是美國(guó) Helisys公司的公司的 Michael Feygin于于 1987年研制成功的，年研制成功的，1988年獲得美國(guó)專利。目前基于 LOM的制造工藝已達(dá)的制造工藝已達(dá) 30余余種之多。 典型的典型的 RPM工藝方法工藝方法216。如此反復(fù)高度增加一個(gè)料厚；再在新層上進(jìn)行激光切割。制造過程完成后，通常還要進(jìn)行后處理。制造過程完成后，通常還要進(jìn)行后處理。? 由于剛制作的原型強(qiáng)度較低，需要通過進(jìn)一步固化處理，才能達(dá)到需要的性能。固化時(shí)間根據(jù)制件的尺寸大小、形狀和樹脂特 性而定，一般不少于 30min。缺點(diǎn)是層間結(jié)合緊密性差。缺點(diǎn)是層間結(jié)合緊密性差。它由 工控機(jī)（ P586）及控制系統(tǒng)、卷筒材料送放裝置、熱壓系統(tǒng)、激光切割系統(tǒng)、可升降工作臺(tái)、機(jī)床本體 等組成。此方法是由美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的此方法是由美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的 C. R. Dechard于于 1989年首先研制出來的，同年獲美國(guó)專利。 DTM公司公司1992年首先推出了年首先推出了 SLS商品化產(chǎn)品商品化產(chǎn)品 “燒結(jié)站燒結(jié)站 2023系統(tǒng)系統(tǒng) ”。工作原理工作原理 ：采用：采用 CO2激光束對(duì)粉末狀的成形材料進(jìn)行激光束對(duì)粉末狀的成形材料進(jìn)行 分層分層掃描掃描 ，受到激光束照射的粉末被燒結(jié)，而未掃描的區(qū)域仍，受到激光束照射的粉末被燒結(jié)，而未掃描的區(qū)域仍是可對(duì)后一層進(jìn)行支撐的松散粉末。當(dāng)一層燒結(jié)完畢后，工作臺(tái)下移一個(gè)片層厚度，而供粉活塞則相應(yīng)上移，鋪粉工作臺(tái)下移一個(gè)片層厚度，而供粉活塞則相應(yīng)上移，鋪粉滾筒再次將加工平面上的粉末鋪平，激光束再燒結(jié)出新的滾筒再次將加工平面上的粉末鋪平，激光束再燒結(jié)出新的一層并粘結(jié)于前一層上，如此反復(fù)便堆積出三維實(shí)體制一層并粘結(jié)于前一層上，如此反復(fù)便堆積出三維實(shí)體制件。216。件。是成形速度較慢，成形精度和表面質(zhì)量較差。FDM工藝由美國(guó)學(xué)者工藝由美國(guó)學(xué)者 Scott Crump博士于博士于 1988年研制成功年研制成功，并于，并于 1991年由美國(guó)的年由美國(guó)的 Stratasys公司率先推出商品化設(shè)備公司率先推出商品化設(shè)備FDM1000。FDM系統(tǒng)主要由噴頭、供絲機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、加熱成形室和工系統(tǒng)主要由噴頭、供絲機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、加熱成形室和工作臺(tái)等五個(gè)部分組成，而噴頭是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部分。216。其后工作臺(tái)下降一所噴出的半流動(dòng)材料沉積固化為一個(gè)薄層?；フ辰Y(jié)便堆積出三維實(shí)體制件。特點(diǎn)：特點(diǎn)： FDM可加工材料可加工材料范圍廣，如范圍廣，如 ABS工程塑工程塑料、蠟、聚乙烯、聚丙料、蠟、聚乙烯、聚丙烯、陶瓷和尼龍等；因不烯、陶瓷和尼龍等；因不用激光器件，故用激光器件，故 成本較低成本較低；； 成形速度快成形速度快 ；當(dāng)采用水；當(dāng)采用水溶性支撐材料時(shí)，支撐去溶性支撐材料時(shí)，支撐去除方便快捷；整個(gè)成形過除方便快捷；整個(gè)成形過程在程在 60～～ 300℃℃ ，并且不會(huì)，并且不會(huì)產(chǎn)生粉塵，也不存在前幾產(chǎn)生粉塵，也不存在前幾種工藝方法出現(xiàn)的有毒化種工藝方法出現(xiàn)的有毒化學(xué)氣體、激光和液態(tài)聚合學(xué)氣體、激光和液態(tài)聚合物的泄漏。缺點(diǎn)是 精度較精度較低低 。RPM不受復(fù)雜形狀的任何限制，迅速地將示于計(jì)算機(jī)屏幕不受復(fù)雜形狀的任何限制，迅速地將示于計(jì)算機(jī)屏幕上的設(shè)計(jì)變?yōu)榭蛇M(jìn)一步評(píng)估的實(shí)物。 根據(jù)原型，可對(duì)設(shè)計(jì)的根據(jù)原型，可對(duì)設(shè)計(jì)的正確性、造型合理性、可裝配和干涉等進(jìn)行具體的檢驗(yàn)?？焖佼a(chǎn)品開發(fā)快速產(chǎn)品開發(fā) (Rapid Product Development， RPD) RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 觀感評(píng)價(jià) 銷售模型功能測(cè)試 CAD數(shù)據(jù)檢查裝配校核 可制造性檢查（一）快速原型RP系統(tǒng)的成形原理比較成形系統(tǒng)成形材料 制件性能 主要用途 掃描路徑SLA立立體光刻體光刻液態(tài)光敏樹脂相當(dāng)于工程塑料或蠟?zāi)８呔人芰霞?、鑄造用蠟?zāi)！蛹蚰Ｐ徒孛孑喞€所包圍的區(qū)域LOM層層合實(shí)體合實(shí)體制造制造涂敷有熱敏膠的纖維紙相當(dāng)于高級(jí)木材快速制造新產(chǎn)品樣件、模型或鑄造用木模截面輪廓線SLS選擇選擇性激光燒性激光燒結(jié)結(jié)工程塑料粉末相當(dāng)于工程塑料、蠟?zāi)?、砂型塑料件、鑄造用蠟?zāi)?、樣件或模型截面輪廓線所包圍的區(qū)域FDM熔熔融沉積融沉積成形成形固體絲狀工程塑料相當(dāng)于工程塑料或蠟?zāi)Ｋ芰霞?、鑄造用蠟?zāi)?、樣件或模型截面輪廓線所包圍的區(qū)域66RP工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較 技術(shù)類型精度表面質(zhì)量材料價(jià)格材料利用率運(yùn)行成本生產(chǎn)效率設(shè)備費(fèi)用市場(chǎng)占有率 (%)SLA 好 好 較貴 接近100% 較高 高 較貴 78LOM 一般 較差 較便 宜 較差 較低 高 較便 宜 SLS 一般 一般 較貴 接近100% 較高 一般 較貴 FDM 較差 較差 較貴 接近100% 一般 較低 較便 宜 6768 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 216。RPM在在 RPD方面的應(yīng)用方面的應(yīng)用 69 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 ◆◆ 實(shí)例實(shí)例 1 ：轎車車燈：轎車車燈 70 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 ◆◆ 實(shí)例實(shí)例 2：電話機(jī)外殼：電話機(jī)外殼 71 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 ◆◆ 實(shí)例實(shí)例 3：皮鞋底：皮鞋底 72216。裝和工具，直接根據(jù)原型可把復(fù)雜的工具和型腔制造出來。本。 RT技術(shù)可分為間接模具制造（技術(shù)可分為間接模具制造（ Indirect Rapid Tooling，IRT）與直接模具制造（）與直接模具制造（ Direct Rapid Tooling， DRT）兩大）兩大類。 ◆◆ 硅橡膠澆注法硅橡膠澆注法 ；；◆◆ 樹脂澆注法；樹脂澆注法；◆◆ 陶瓷型精鑄法；陶瓷型精鑄法；◆◆ 電鑄法制模電鑄法制模 ；； ◆◆ 噴涂法制模噴涂法制模 。間接模具制造間接模具制造 IRT方法有：方法有：73216。得到所要求的力學(xué)性能、尺寸精度和表面質(zhì)量。DRT技術(shù)在縮短制造周期，節(jié)省資源，發(fā)揮材料性能，提技術(shù)在縮短制造周期，節(jié)省資源，發(fā)揮材料性能，提高精度，降低成本方面具有很大潛力。但在模具 精度和性能精度和性能控制方面比較困難，特殊的后處理設(shè)備和工藝使制造成本提控制方面比較困難，特殊的后處理設(shè)備和工藝使制造成本提高，成型尺寸也受到較大地限制。 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 （二）模具制造注射模具硅橡膠模樹脂型復(fù)合模沖壓模具消失模陶瓷型精鑄模74 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 ◆◆ 實(shí)例實(shí)例 1：手機(jī)外殼橡膠模：手機(jī)外殼橡膠模 75 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 ◆◆ 實(shí)例實(shí)例 2：拐頭樹脂型復(fù)合模：拐頭樹脂型復(fù)合模76 RPM技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 ◆◆ 實(shí)例實(shí)例 3：電子產(chǎn)品注射模：電子產(chǎn)品注射模7778216。以的方法。近幾年國(guó)內(nèi)外更是熱衷于研究將癥。工器官的課題，其中人工骨的研究已取得可喜的成果。? 用于快速模具制造和功能零件的 材料 還不成熟，強(qiáng)度、精度、性能和壽命方面還達(dá)不到使用要求。面向制造的 RPM① 研究新的成形工藝和完善現(xiàn)有的制造工藝② 與傳統(tǒng)的制造工藝結(jié)合，形成快速的產(chǎn)品開發(fā) /制造系統(tǒng)③ 提高制造精度和表面質(zhì)量④ 提高制造速度RPM技術(shù)的智能化、桌面化和網(wǎng)絡(luò)化 研究加工參數(shù)的智能設(shè)定可降低操作人員對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴，穩(wěn)定加工的質(zhì)量。此外智能選擇系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求，綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，選擇出最適合用戶要求的低成本、短周期、材料適宜的 RPM系統(tǒng)。? 桌面化? 網(wǎng)絡(luò)化：遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)和制造，全球協(xié)作。 軟件可以將目前平面等厚的分層方式拓寬為曲面分層、非均勻分層或直接從曲面模型中分層，此外可采用更精確、快速的數(shù)學(xué)算法來提高成形精度。研究的是如何制造能夠改變或復(fù)現(xiàn)生命體或者一部分功能的 “ 生命零件 ” 。先進(jìn)切削先進(jìn)切削 技術(shù)技術(shù)89第第 3章章 先進(jìn)制造工藝先進(jìn)制造工藝Advanced Manufacturing Process課程課程 “先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù) ” 先進(jìn)切削先進(jìn)切削 技術(shù)技術(shù)Advanced Machining Technology90 概述概述◆◆ 超精密加工技術(shù)是指被加工零件的尺寸精度高于 ，表面粗糙度 Ra在 之間，以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于 的加工技術(shù)，亦稱之為 亞微米級(jí)加工技術(shù) ，且正在向納米級(jí)加工技術(shù)發(fā)展。超精密加工技術(shù)主要包括 :超精密加工的機(jī)理，超精密加工的設(shè)備制造技術(shù)，超精密加工工具及刃磨技術(shù)，超精密測(cè)量技術(shù)和誤差補(bǔ)償技術(shù)，超精密加工工作環(huán)境等。 直接式進(jìn)化加工直接式進(jìn)化加工 ：利用低于工件精度的設(shè)備、工具，：利用低于工件精度的設(shè)備、工具，通過通過 工藝手段和特殊工藝裝備工藝手段和特殊工藝裝備 ，加工出所需工件。適用于單件、小批生產(chǎn)。216。適生產(chǎn)出第二代工作母機(jī)，再用此工作母機(jī)加工工件?！簟?“ 進(jìn)化 ” 加工原則背吃刀量小于晶粒大小，切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行，與傳統(tǒng)切削機(jī)理完全不同。q 精密與超精密加工特點(diǎn) 概述概述94要達(dá)到加工要求，需綜合考慮工件材料、加工方法、加工設(shè)備與工具、測(cè)試手段、工作環(huán)境等諸多因素，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，難度較大?！簟? 與自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)系緊密精密與超精密加工設(shè)備造價(jià)高，難成系列。◆◆ 與高新技術(shù)產(chǎn)品緊密結(jié)合◆◆ 加工與檢測(cè)一體化精密檢測(cè)是精密與超精密加工的必要條件，并常常成為精密與超精密加工的關(guān)鍵。 切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行216。 刀尖處溫度刀尖處溫度 極高極高 ，應(yīng)力極大，普通刀具難以承受，應(yīng)力極大，普通刀具難以承受216。 用于銅、鋁及其合金精密切削（切鐵金屬，由于親合作用于銅、鋁及其合金精密切削（切鐵金屬，由于親合作用，產(chǎn)生用，產(chǎn)生 “碳化磨損碳化磨損 ”，影響刀具壽命和加工質(zhì)量），影響刀具壽命和加工質(zhì)量）216。 加工有機(jī)玻璃和各種塑料加工有機(jī)玻璃和各種塑料216。 要求高精度、高剛要求高精度、高剛度、良好穩(wěn)定性、抗振度、良好穩(wěn)定性、抗振性及數(shù)控功能等。◆◆ 關(guān)鍵技術(shù)圖 32 Moore金剛石車床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件刀具 主軸傳動(dòng)帶主軸電機(jī)空氣墊刀具夾持器216。 金剛石超精密加工技術(shù)金剛石超精密加工技術(shù)97車床主軸裝在橫向滑臺(tái)（ X軸）上，刀架裝在縱向滑臺(tái)（ Z軸）上。 圖 33 T形布局的金剛石車床216。 金剛石車床主要性能指標(biāo)（表 75）數(shù)控系統(tǒng)分辯率 /μm4002005000～ 1000050000. 1～ ≤0. 2/100≤0. 1≤0. 1≤1/150≤2/100徑向 1140軸向 1020640720最大車削直徑和長(zhǎng)度 /mm最高轉(zhuǎn)速 r/mm最大進(jìn)給速度 mm /min重復(fù)精度 (177。 超精切削刀具材料：超精切削刀具材料： 天然金剛石