先进制造工艺第一学时ppt课件

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1、先进制造技术先进制造技术Advanced Manufacturing Technology(AMT)1u先进制造工艺技术概论先进制造工艺技术概论u快速原型制造技术快速原型制造技术u超高速加工技术超高速加工技术u超精细加工技术超精细加工技术 u现代特种加工技术现代特种加工技术u微细加工技术微细加工技术 第三章第三章 先进制造工艺技术先进制造工艺技术2Q经过本章的学习，了解先进制造工艺技术的根本特征及开展趋势;Q掌握先进制造工艺技术中超高速加工技术、超精细加工技术、特种加工技术、快速原型制造技术以及微细加工技术的根本概念、关键支撑技术及开展运用；Q了解这些先进技术手段在日常生活以及现代机械产品中的

2、实践运用;Q经过本章的学习，使学生获得先进制造工艺技术的根本知识，为进一步学习专业课程打下坚实的根底。教学目的教学目的3Q了解先进制造工艺技术的定义、内涵及现状。Q掌握超高速加工技术相关的根底知识,了解其现状及运用。Q掌握超精细加工技术相关的根底知识,了解其现状及运用。Q了解快速原型制造技术相关内容,掌握几种典型的快速原型工艺方法。教学要求教学要求4机械制造工艺的定义机械制造工艺的定义 机械制造工艺是将各种原资料经过改动其外形、尺寸、性能或相对位置，使之成为废品或半废品的方法和过程。先进制造工艺技术概论先进制造工艺技术概论原资料废品半废品改动外形,尺寸,性能,位置机床、工具5机械制造工艺的根本

3、概念机械制造工艺的根本概念 按其功能的不同，可将机械制造工艺分为如下三个阶段：按其功能的不同，可将机械制造工艺分为如下三个阶段：零件毛坯的成形预备阶段，包括原资料切割、焊接、铸造、锻压加工成形等零件毛坯的成形预备阶段，包括原资料切割、焊接、铸造、锻压加工成形等机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、刨削、镗削、磨削加工等机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、刨削、镗削、磨削加工等外表改性处置阶段，包括热处置、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等外表改性处置阶段，包括热处置、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等先进制造工艺技术概论先进制造工艺技术概论6包装(成品)原材料、能源切割、下料棒、板、管、型材棒、板、

4、管、型材棒、板、管、型材焊接铆接粘接（）锻造、冲压热处理铸造熔化粉末冶金（压制、烧结）注射、压塑挤塑、吹塑敞开模、对模成形、缠绕等机械加工（切削加工）机械加工（磨、特种）金属炉料大锻件钢坯合金粉末工程陶瓷材料工程塑料、橡胶复合材料表面处理装配金属结构材料非金属结构材料材料制造部门机械制造部门精加工搬运与储存检测与控制改性与防护装配与包装粗加工发运机械制造工艺流程图7制造加工精度制造加工精度 18世纪，其加工精度为世纪，其加工精度为1mm；19世纪末，世纪末，0.05mm；20世纪初，世纪初，m级过渡；级过渡；20世纪世纪50年代末，实现了年代末，实现了m级的加工精度；级的加工精度；目前到达目前

5、到达10nm的精度程度。的精度程度。切削加工速度切削加工速度 20世纪前，碳素钢，耐热温度低于世纪前，碳素钢，耐热温度低于200C，10m/min；20世纪初，高速钢，世纪初，高速钢，500-600C，30-40m/min；20世纪世纪30年代，硬质合金，年代，硬质合金，800-1000C，数百米数百米/min;目前陶瓷、金刚石、立方氮化硼，目前陶瓷、金刚石、立方氮化硼，1000C以上，以上，一千至数千米一千至数千米/min。先进制造工艺的产生和开展8切削速度随刀具资料的变卦而提高9新型工程资料的运用新型工程资料的运用类型：超硬资料、超塑资料、高分子资料、类型：超硬资料、超塑资料、高分子资料、

6、复合资料、工程陶瓷等复合资料、工程陶瓷等对制造工艺奉献：对制造工艺奉献：改善刀具切削性能，改良加工设备；改善刀具切削性能，改良加工设备；促进特种加工工艺开展。促进特种加工工艺开展。自动化和数字化工艺配备的开展自动化和数字化工艺配备的开展 单机自动化单机自动化 系统自动化系统自动化 刚性自动化刚性自动化 柔性自动化柔性自动化 综合自动化综合自动化 先进制造工艺的产生和开展10毛坯成形技术在向少、无余量开展毛坯成形技术在向少、无余量开展 如：熔模精细铸造、精细锻造、如：熔模精细铸造、精细锻造、精细冲裁、冷温挤压等新工艺。精细冲裁、冷温挤压等新工艺。外表工程技术的构成和开展外表工程技术的构成和开展外

7、表工程：经过外表涂覆、外表改性、外表加工、外表复合处置改动零件外表形状外表工程：经过外表涂覆、外表改性、外表加工、外表复合处置改动零件外表形状、化学成分和组织构造，以获取与基体资料不同性能的一项运用技术。、化学成分和组织构造，以获取与基体资料不同性能的一项运用技术。如：电刷镀、化学镀、物理气相堆积、化学气候堆积、热喷涂、化学热处置、激光如：电刷镀、化学镀、物理气相堆积、化学气候堆积、热喷涂、化学热处置、激光外表处置、离子注入等。外表处置、离子注入等。先进制造工艺的产生和开展11先进制造工艺的特点先进制造工艺的特点 优质以先进制造工艺加工制造出优质以先进制造工艺加工制造出的产质量量高、性能好、尺

8、寸准确、的产质量量高、性能好、尺寸准确、外表光洁、组织致密、无缺陷杂质、外表光洁、组织致密、无缺陷杂质、运用性能好、运用寿命和可靠性高运用性能好、运用寿命和可靠性高高效与传统制造工艺相比，先进高效与传统制造工艺相比，先进制造工艺可极大地提高劳动消费率，制造工艺可极大地提高劳动消费率，大大降低了操作者的劳动强度和消大大降低了操作者的劳动强度和消费本钱费本钱低耗先进制造工艺可大大节省原资低耗先进制造工艺可大大节省原资料耗费，降低能源的耗费，提高了对料耗费，降低能源的耗费，提高了对日益枯竭的自然资源的利用率日益枯竭的自然资源的利用率干净运用先进制造工艺可做到零排干净运用先进制造工艺可做到零排放或少排

9、放，消费过程不污染环境，放或少排放，消费过程不污染环境，符合日益增长的环境维护要求符合日益增长的环境维护要求12第二节第二节 快速原型制造技术快速原型制造技术快速成形制造技术的概念快速成形制造技术的概念快速成形制造的根本过程快速成形制造的根本过程快速成形制造的主要方法快速成形制造的主要方法快速成形制造的主要特征快速成形制造的主要特征快速成形制造技术的运用快速成形制造技术的运用主要内容：主要内容：13传统制造工艺资料去除法：车、铣、刨、磨等成型与拼合法：锻造、铸造、冲压、拉拔、焊接等快速成形技术14快速成形技术“快速成形Rapid Prototyping:RP全新的制造理念增材加工法基于离散/堆

10、积成形原理的一种先进制造技术；机械工程、CAD、数据处置技术、数控技术、激光技术、资料科学技术等先进技术的集成；20年来制造领域的艰苦突破，其对制造业的影响可与5060年代数控技术相比。15CAD/CAM 技术RP 技术激光技术数控技术新资料技术快速成形技术16快速成形技术根本原理17RP制造的根本过程18RPMRPM技术的原理和特点技术的原理和特点 基于基于“资料逐层堆积的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的资料二维添加资料逐层堆积的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的资料二维添加的组合。的组合。在在CADCAD模型的直接驱动下，快速制造恣意复杂外形的三维实体。模型的直接驱动下，快速制造

11、恣意复杂外形的三维实体。设计人员CAD造型系统三维实体三维数字化仪等CAD模型数据文件分层切片RPS产品快速成形技术19快速原型制造的根本过程快速原型制造的根本过程CADCAD建模建模由由CADCAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型实体模型分层分层将三维模型沿一定方向通常为将三维模型沿一定方向通常为Z Z向离散成一系列有序的向离散成一系列有序的二维层片习惯称为分层二维层片习惯称为分层层面信息处置层面信息处置根据每层轮廓信息，进展工艺规划，选择根据每层轮廓信息，进展工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码加工参数，自动生成数控代码20三维三维CAD

12、CAD模型设计模型设计 在PC机或图形任务站上用三维软件pro/E solidworksUGCATIA 等设计零件的三维CAD模型。21CADCAD模型的近似处置模型的近似处置 用STL文件格式进展数据转换，将三维实体外表用一系列相连的小三角形逼近，得到STL格式的三维近似模型文件。典型的典型的STLSTL文件文件 22对对STLSTL文件切片处置文件切片处置 切片是将模型以片层的方式来描画，片层的厚度通常在50m500m之间；无论零件外形多么复杂，对每一层来说却是简单的平面矢量扫描组如图，轮廓线代表了片层的边境。23切片处置24层面加工与粘接层面加工与粘接成形机制造一系列层片并自动将它们联接

13、起来，成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体得到三维物理实体层层堆积层层堆积后处置后处置清理零件外表，去除辅助支撑清理零件外表，去除辅助支撑构造构造2518921892年，年，J JE EBLantherBLanther在他的美国专利在他的美国专利(#473901)(#473901)中，曾建议用分层制造法构成地形图。中，曾建议用分层制造法构成地形图。这种方法的原理是，将地形图的轮廊线压印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，并这种方法的原理是，将地形图的轮廊线压印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，并将其粘结在一同，熨平外表，从而得到三维地形图。将其粘结在一同，熨平外

14、表，从而得到三维地形图。RP技术的产生历程技术的产生历程2619021902年，年，Carlo BaeseCarlo Baese在他的美国专利在他的美国专利(#774549)(#774549)中，提出了用光敏聚合物制造塑料件中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速原型技术的原理，这是现代第一种快速原型技术“立体平板印刷术立体平板印刷术(Stereo Lithography)(Stereo Lithography)的的初始想象。初始想象。19401940年，年，PereraPerera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘结成三维地形图的方提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后

15、将这些纸板粘结成三维地形图的方法。法。5050年代之后，出现了几百个有关快速成型技术想象及专利。年代之后，出现了几百个有关快速成型技术想象及专利。RP技术的产生历程技术的产生历程2719761976年，年，Paul L Dimatteo Paul L Dimatteo 在他的美国专利在他的美国专利(#3932923)(#3932923)中，进一步明确地提出先用轮廓跟踪中，进一步明确地提出先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维轮廓薄片，然后用激光切割这些薄片以下图，这些想象器将三维物体转化成许多二维轮廓薄片，然后用激光切割这些薄片以下图，这些想象与现代另一种快速成型技术与现代另一种快速成型技术“

16、层积实体制造层积实体制造(Laminated Object Manufacturing)(Laminated Object Manufacturing)的原理的原理极为类似。极为类似。RP技术的产生历程技术的产生历程2819861986年，年，Charles W HullCharles W Hull在他的美国专利在他的美国专利(#4575330)(#4575330)中，提出了一个利用激光照中，提出了一个利用激光照射液态光敏树脂，从而分层制造三维物体的快速成型机的方案。射液态光敏树脂，从而分层制造三维物体的快速成型机的方案。19881988年，美国年，美国3D system3D system公司

17、据此专利消费出了第一台现代快速成型机公司据此专利消费出了第一台现代快速成型机SLA250SLA250，开创了快速成型技术开展的新纪元。开创了快速成型技术开展的新纪元。RP技术的产生历程技术的产生历程 在以后的在以后的10年内，涌现了年内，涌现了10多种不同方式的快速原型技术和相应的快速原型设备，多种不同方式的快速原型技术和相应的快速原型设备，如薄形资料选择性切割如薄形资料选择性切割LOM、丝状资料选择性熔融、丝状资料选择性熔融(FDM)和粉末资料选择性烧结和粉末资料选择性烧结(SLS)等，并且在工业、医疗及等，并且在工业、医疗及 其它领域得到了普遍的运用。其它领域得到了普遍的运用。SLA-25

18、0机型机型29RP技术的产生历程技术的产生历程总之，快速成型技术带来了制造方式的变革，采取分层总之，快速成型技术带来了制造方式的变革，采取分层叠加叠加(离散离散堆积堆积)的制造方式。的制造方式。30快速成形技术在我国的开展31快速成形技术在我国的开展32快速成形技术的分类RP技术的详细工艺不下30余种，根据采用资料及对资料处置方式的区别，大致分为四大类：光敏树脂液相固化成形选择性激光粉末烧结成形薄片分层叠加成形熔丝堆积成形331.光敏树脂液相固化成形光敏树脂液相固化成形Stereo Lithography Apparatus:SLA又称立体光刻、固化立体外型研讨最多、技术最成熟的快速成形技术1

19、988年，美国3D systems公司推出商品化的第一台型快速原型成形机SLA-250，SLA型成型机占据RP市场较大的份额。341.光敏树脂液相固化成形SLA根本原理图根本原理图 基于液态光敏树脂的光聚合原理。基于液态光敏树脂的光聚合原理。液态资料在一定波长和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反响，分子量急液态资料在一定波长和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反响，分子量急剧增大，资料由液体转变成固态。剧增大，资料由液体转变成固态。过程、原理过程、原理激光聚集到液态光固化资料如光固化树脂外表逐点扫描，令其有规律地激光聚集到液态光固化资料如光固化树脂外表逐点扫描，令其有规律地固化由点到线到

20、面固化由点到线到面 完成一个层面的建造完成一个层面的建造 升降挪动一个层片厚度的间隔，重新覆盖一层液态资料升降挪动一个层片厚度的间隔，重新覆盖一层液态资料3536 第二层就结实地粘贴到第一层上，由此层层迭第二层就结实地粘贴到第一层上，由此层层迭 加成为一个三维实体。加成为一个三维实体。进展第二层扫描，再建造一个层面进展第二层扫描，再建造一个层面 后处置后处置剥离、固化紫外烘剥离、固化紫外烘30min以上、修补、打磨抛光等以上、修补、打磨抛光等371.光敏树脂液相固化成形特点精度高、外表质量好、原资料利用率近100，能制造出外形特别复杂空心、特别精细首饰、工艺品等的零件。成形资料光固化树脂资料包

21、括齐聚物、反响性稀释物和光引发剂根据光引发剂引发机理不同分为：自在基光固化树脂、阳离子光固化树脂、混杂型光固化树脂。38SLA成形设备391.光敏树脂液相固化成形SLA成形的运用直接制造树脂功能件，用于构造验证和功能测试；制造较复杂和精细的零件；制造原型用于快速翻制模具。照相机激光树脂原型照相机激光树脂原型鼠标外壳激光树脂原型鼠标外壳激光树脂原型40运用案例运用案例西安交大西安交大 23h原型原型 2天硅橡胶模天硅橡胶模 3天内天内 3万元万元传统从设计思想到实物传统从设计思想到实物10件件 30天天 10万元万元41SLASLA方法是目前快速成形技术领域中研讨得最多的方法，也是技术上最为成熟

22、的方方法是目前快速成形技术领域中研讨得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。法。特点特点 SLA SLA 工艺成形的零件精度较高，能到达工艺成形的零件精度较高，能到达0.1mm0.1mm；产品透明美观，可直接做力学实验。产品透明美观，可直接做力学实验。局限性：局限性：需求支撑需求支撑 树脂收缩导致精度下降树脂收缩导致精度下降 光固化树脂价钱昂贵光固化树脂价钱昂贵 有一定的毒性有一定的毒性 产品不能溶解，不利于环保产品不能溶解，不利于环保422.选择性激光粉末烧结成形选择性激光粉末烧结成形Selected Laser Sintering又称选区激光烧结。1989年美国德克萨斯大学奥斯汀分校C.R

23、.Dechard研制胜利，美国DTM公司商品化。432.选择性激光粉末烧结成形SLS工艺原理利用粉末资料非金属粉：蜡、工程塑料、尼龙等和金属粉：铁，钴，铬以及它们的合金在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形。SLS根本原理图根本原理图44 SLS工艺原理图工艺原理图452.2.选择性激光烧结选择性激光烧结SLSSLS原理、过程原理、过程 任务台上铺上一层粉末任务台上铺上一层粉末 可加粘结剂可加粘结剂很好密实度和平整度很好密实度和平整度 用激光器在上面扫描出零件截面用激光器在上面扫描出零件截面高强度的高强度的CO2CO2激光器激光器 有选择地将粉末熔化或粘接，构成一个层面有选择地将粉

24、末熔化或粘接，构成一个层面利用滚子铺粉压实利用滚子铺粉压实 后置处置后置处置去附粉、打磨等去附粉、打磨等46激光粉末烧结成形原理激光束烧结激光束烧结激光束扫描头激光束扫描头47激光粉末烧结成形原理去掉未烧结的粉去掉未烧结的粉48激光粉末烧结成形原理渗入树脂或蜡渗入树脂或蜡49激光粉末烧结成形原理打磨、后处置打磨、后处置50扫扫 描描 镜镜 组组工工 作作 平平 台台粉粉 末末 层层铺铺 粉粉 辊辊激光器激光器工工 作作 缸缸送送 粉粉 缸缸SLS成形设备组成512.选择性激光粉末烧结成形SLS成形设备522.选择性激光粉末烧结成形特点粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑构造，因此无需思索支撑系

25、统。选材较为广泛，塑料、陶瓷、石蜡、金属粉末等都可以作为烧结对象。可以直接成形金属零件。精度不高。平均精度为0.150.2mm外表粗糙度不好，不宜做薄壁件。532.选择性激光粉末烧结成形成形资料较为成熟的SLS工艺资料542.选择性激光粉末烧结成形成形资料目前研讨趋势金属和陶瓷：提高原型的强度聚碳酸脂：线膨胀系数小粉末激光烧结技术的运用粉末激光烧结技术的运用55精细铸造用蜡件组装叶轮56精细铸造用蜡件57高分子粉末烧结塑料件58金属粉末烧结金属粉末烧结593.薄片分层叠加成形薄层分层叠加成形Laminated Object Manufacturing又称叠层实体制造。美国Helisys公司与1

26、986年研制胜利，并推出商品化机器。603.3.分层实体制造分层实体制造LOMLOMLOM原理图原理图 采用激光或刀具对片材进展切割采用激光或刀具对片材进展切割原理、过程原理、过程首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线 将不属于原型的资料切割成网格状将不属于原型的资料切割成网格状 碎片碎片片材外表涂覆上一层热熔胶片材外表涂覆上一层热熔胶经过升降平台的挪动和箔材的送给经过升降平台的挪动和箔材的送给热压辊辗压将后铺的箔材与先前的层片粘接在一同热压辊辗压将后铺的箔材与先前的层片粘接在一同层层迭加、剥除、后置处置防潮、抛光、涂覆层层迭加、剥除、后置处置防潮、抛光、涂覆

27、61分层分层实体实体制造制造62每层资料切割后的情况63截面轮廓被切割和叠合后所成的制品如下图。其中，所需的工件被废料小方格包围，剔除这些小方格之后，便可得到三维工件。截面轮廓被切割和叠合后所成的制件 64LOM快速成型机快速成型机65LOM产品产品66工艺特点工艺特点 工艺简单，成型速度快，易于制造大型零件工艺简单，成型速度快，易于制造大型零件片材上切割截面轮廓，而不用扫描整个截面片材上切割截面轮廓，而不用扫描整个截面 零件的精度较高，激光切零件的精度较高，激光切0.1mm，刀具切，刀具切0.15mm不存在资料相变，不易引起翘曲变形不存在资料相变，不易引起翘曲变形 资料广泛，本钱低，用纸制原

28、料还有利于环保资料广泛，本钱低，用纸制原料还有利于环保优点67缺陷资料有浪费。制造完成的原型件外表粗糙，需经过后续加工。原型件易吸收外在水气，必需立刻进展上漆等后处置。由于剥离废料问题，很难制造出尺寸微细之原型件。力学性能差，只适宜做外形检查。不能直接做塑料工件68运用案例运用案例北北京京殷殷化化激激光光快快速速成成型型及及模模具具公公司司694.熔丝堆积成形熔丝堆积成形 Fused Deposition Modeling又称熔融堆积成形。美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制胜利，美国Helisys 公司推出商品化机器。70原理、过程原理、过程FDM根本原理图根本原理图 将热熔

29、性资料经过喷头加热器熔化将热熔性资料经过喷头加热器熔化ABSABS、尼龙或蜡等、尼龙或蜡等 喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动同时将熔化的资料挤出同时将熔化的资料挤出 资料凝固冷却，与周围的资料凝结构成一个层面资料凝固冷却，与周围的资料凝结构成一个层面 后置处置后置处置4.熔丝堆积成形(FDM)7172熔丝堆积成形FDMFilamentSupplyHeatedFDM HeadMoltenFilamentFDM 产生的横截面产生的横截面FDM的走丝不能交叉,否那么会在层面上构成高点73工艺特点不用激光，运用、维护简单，本钱较低，非常适宜用于概念设计的，对原型精度和物

30、理化学特性要求不高的三维打印机。与其他运用粉末和液态资料的工艺相比，丝材更加清洁，易于改换、保管，不会在设备中或附近构成粉末或液体污染。在塑料零件领域，FDM工艺是一种非常适宜的快速制造方式，强度曾经接近或超越普通注塑零件。需求支撑。744.熔丝堆积成形成形资料常用ABS工程塑料，对其要求是熔融温度低提高机器寿命、减少热应力；粘度低有助于资料顺利挤出；粘结性好、收缩率小等。支持资料与成形资料亲和性不能太好，使其容易剥除。用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造754.熔丝堆积成形FDM成形设备764.熔丝堆积成形FDM加工的原型件77三维打印机原理三维打

31、印机原理 3DP3DP (Three dimensional printing)(Three dimensional printing)原理、过程原理、过程3DP根本原理图根本原理图 3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末资料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是资料粉末不是经过烧结衔接起来的，而是经过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷在资料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处置。先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入金属，使零件致密化,提高强度78三维打印工艺原理三维打印工艺原理 开场铺一层粉放射粘接剂降低打印平台最终零件反复去除798081几种RP工艺比较82RPMRPM技术的开展现

32、状技术的开展现状快速成形技术的运用快速成形技术的运用 83快速成型技术的主要运用各行业的运用情况如下:汽车、摩托车:外形及内饰件的设计、改型、装配实验，发动机、汽缸头试制。家电:各种家电产品的外形与构造设计，装配实验与功能验证，市场宣传，模具制造。通讯产品:产品外形与构造设计，装配实验，功能验证，模具制造。航空、航天:特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配实验。84 轻工业:各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。医疗:医疗器械的设计、试产、试用，CT扫描信息的实物化，手术模拟，人体骨关节的配制。国防:各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的

33、直接制造，遥感信息的模型制造。85利用加工的样品，找出新利用加工的样品，找出新产品外观、构造设计缺陷，产品外观、构造设计缺陷，完善设计。完善设计。利用加工出的样品可利用加工出的样品可以进展装配和功能验以进展装配和功能验证。证。利用新产品样件可先利用新产品样件可先进展市场调研，招标、进展市场调研，招标、招标。招标。产品功能实验产品功能实验 86(1)汽车、摩托车行业：外形及内饰件的设计、改型、装配实验，发动机、汽缸头试制。汽车、摩托车行业：外形及内饰件的设计、改型、装配实验，发动机、汽缸头试制。发动机蜡模汽车车灯支架摩托车覆盖件汽车进气管872家用电器：各种家电产品的外形与构造设计，装配实验与功

34、能验证，家用电器：各种家电产品的外形与构造设计，装配实验与功能验证，市场宣传，模具制造。市场宣传，模具制造。吸尘器883通讯产品：产品外形与构造设计，装配实验，功能验证，模具制造。票据打印机可视894航空、航天：特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试航空、航天：特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试 制，发动机的试制、装配实验。制，发动机的试制、装配实验。航空涡轮发动机泵壳燃气机S段叶轮90(5)轻工业：各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的轻工业：各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的 快速制造。快速制造。吹风机小小巧91(6)国防：各种武器零部件的设计、

35、装配、试制，特殊零件的直接制造，遥国防：各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制造，遥 感信息的模型制造。感信息的模型制造。歼击机控制手柄 水坦波轮92(7)精细铸造行业的运用精细铸造行业的运用进气管蜡模飞机泵壳盖93软组织如肾软组织如肾进展手术模拟进展手术模拟人体骨关节的配制人体骨关节的配制颅骨修复颅骨修复CTCT扫描信息扫描信息熔融堆积快速成形制造人体骨骼模熔融堆积快速成形制造人体骨骼模型如颅骨、牙齿型如颅骨、牙齿(8)医疗：医疗器械的设计、试产、试用，医疗：医疗器械的设计、试产、试用，CT扫描扫描 信息的实物化信息的实物化94快速成型运用案例案例案例1 1：设计验证：设计验证

36、用于新产品外观设计验证和构造设计验证，发现设计缺陷，完善产品设计。图用于新产品外观设计验证和构造设计验证，发现设计缺陷，完善产品设计。图是某汽车车灯消费厂家新型车灯制造的样件，包括外罩、车灯架等共是某汽车车灯消费厂家新型车灯制造的样件，包括外罩、车灯架等共4 4件。采用件。采用AFSAFS成型技术并结合成型技术并结合CNCCNC加工，仅用加工，仅用5 5天就完成了全部制造。制造出的样品不仅外形和尺天就完成了全部制造。制造出的样品不仅外形和尺寸与最终产品完全一样，而且还有较好的机械强度。设计人员将样件装在车体上，寸与最终产品完全一样，而且还有较好的机械强度。设计人员将样件装在车体上，其效果看起来

37、与真实产品几乎一样。这样可以与用户进展直接交流和反复比较，对其效果看起来与真实产品几乎一样。这样可以与用户进展直接交流和反复比较，对产品的外观还可修正，到达了更理想形状。这一验证过程，使设计更趋完美，更好产品的外观还可修正，到达了更理想形状。这一验证过程，使设计更趋完美，更好地满足了用户的要求。地满足了用户的要求。95 制造样品实件，进展装配实验。图是加工的吸尘器外壳。用户不仅要进展外观评价，而且要将内部部件装入样件中，进展装配实验和构造评价。假设选择传统加工方法，分块，手工粘结，估计制造吸尘器样品需2个月，费用为5万元。用快速成型技术，仅用7天就将该产品一套共十九件交给委托方。用户在装配实验

38、中发现了几处装配干涉和构造不合理处。案例案例2：装配验证：装配验证96 图为某摩托车厂制造的250型双缸摩托车汽缸头。这是一款新设计的发动机，用户需求10件样品进展发动机的模拟实验。该零件具有复杂的内部构造，传统机加工无法加工，只能采用铸呵斥型。整个过程需经过开模、制芯、组模、浇铸、喷砂和机加等工序，与实践消费过程一样。其中仅开模一项就需三个月时间。这对于小批量的样品制造无论在时间上还是本钱上都是难以接受的。采用选区激光烧结技术，以精铸熔模资料为成型资料，在AFS成型机上仅用5天即加工出该零件的10件铸造熔模，再经熔模铸造工艺，10天后得到了铸造毛坯。经过必要的机加工，30天即完成了此款发动机

39、的试制。案例案例3：功能验证：功能验证97 快速成型与铸造工艺的结合称为快速铸造工艺。利用快速成型技术直接制造蜡模，快速铸造过程无须开模具，因此大大节省了制造周期和费用。图是为某汽车厂采用快速铸造方法消费的四缸发动机的蜡模及铸件，按传统金属铸件方法制造，模具制造周期约需半年，费用几十万。用快速铸造方法，快速成型铸造熔模3天，铸造10天，使整个试制义务比原方案提早了5个月。案例案例4：快速铸造：快速铸造发动机缸体蜡模铸造出的发动机缸体98 图为某航空产品消费厂家，要消费几十件某战斗机型的控制手柄，该手柄为铝合金中空多孔构造，且外型为多曲面不规那么外形，假设开模消费，其本钱相当可观。利用快速成型设

40、备，迅速拿到样件，经测评合格后，用快速成型机进展小批量消费，即减少了投资，又博得了时间。案例案例5：小批量无模消费：小批量无模消费99 图是采用快速铸造方法消费的燃气发动机S段，零件直径800mm，高410mm，按传统金属铸件方法制造，模具制造周期约需半年，费用几十万。用快速铸造方法，快速成型铸造熔模7天分6段组合，拼装、组合、铸造10天，费用每件不超越2万共6件。案例案例6：处理疑问问题：处理疑问问题100 利用快速成型机先制造出产品样件再结合真空注型机翻制硅胶模具，可进展小批量塑料零件的消费。这种模具寿命可达40-50件左右。完全可以满足快速小批量消费的要求。图为给一冰箱厂制造的冰箱内的内

41、饰件。快速成型制造母模仅用3小时，用真空注型机翻制硅胶模用1天，再向模具内浇注树脂资料，三天可快速得到10件塑料件。整个过程仅5天，就完成了新产品的小批量消费。案例案例7：快速模具：快速模具101快速模具制造快速模具制造102 南方某内饰件公司接到某汽车消费厂商开发内饰件全套19件的设计和消费，完成这些内饰件的消费义务很急，其设计定型阶段的手板制造必需在15天内完成。接到此订单后，对其欲制造的内饰件进展了合理的加工组合，充分发扬快速成型机速度快，加工不受复杂程度限制的特点，对异形复杂件用激光快速成型机加工制造，而较大型简单型件那么以CNC进展加工。这样，快速成型机和CNC相互补充、配合加工，提

42、高了消费的效率，又保证了质量，按规定的时间圆满地完成了手板制造。案例案例8：手板制造快速样件：手板制造快速样件103变速箱摩托车发动机鞋底照相机各种产品和零件 104车灯105核磁共振仪零件106典型快速成型零件图片107108RP技术的现存问题成形精度问题数据格式转换、环境和时间相关的制件尺寸变化等要素都会引起误差成形过程本身伴随着资料的相变和温度变化，是一个复杂的热力学过程，其尺寸控制远比机械加工困难，所以目前RP技术所能到达的最正确尺寸精度大约在0.1mm左右。而且成形速度与成形精度之间还存在矛盾，为提高成形精度而减少切片层厚会降低成形效率。109RP技术的现存问题资料范围有限目前比较成

43、熟的RP工艺所处置的资料大约只限于树脂、蜡、某些工程塑料和纸等几种，而这些资料制成的零件，即使经过后处置也大多不能作为真正的机械零件运用。以金属资料作为RP的处置对象来直接消费金属零件和模具的工艺尚不非常成熟，如何提高直接金属成形件的尺寸精度、外表质量和机械性能并降低本钱，尚有许多任务要做。110RP技术的现存问题设备投资大、资料费用高RP工艺的研发本钱高，这种研发本钱必定转移到相应的工艺配备上去，加之RP设备属小批消费，因此其价钱居高不下，即使是相对廉价的概念型RP设备，其价钱也不太低五、六万美圆。此外，RP工艺对资料有特殊要求，其公用成形资料价钱相对偏高。设备和资料的价钱也影响了RP技术的普及运用。111掌握先进制造工艺的概念；掌握快速原型制造的概念；掌握快速原型制造几种方法的根本原理和工艺过程；掌握快速原型制造技术的运用。小结112