1、课题课题3 快速成形制造技术快速成形制造技术一快速成形制造技术的概念和特点快速成形制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing，RPM)是计算机技术、数控技术、材料科学、激光技术、机械工程技术的集成，是快速原型制造向功能性零件制造方向发展的结果。它是由产品三维CAD模型数据直接驱动，组装(堆积)材料单元而完成一定结构且具有使用功能的零件的技术。它与快速原型制造的区别在于能成形具有功能性的零件。它获得零件的途径是在计算机控制下，基于离散/堆积原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件成形与制造的技术。1.快速成形制造（RPM）的一般工艺过程不同的快速成形制造技术在工艺方面
2、不尽相同，但其工艺原理是相同的，其工艺过程如下：CAD建模切片扫描进给后处理快速成形制造基本快速成形制造基本过程过程2.快速成形制造技术的特点高度柔性 无需专用的夹具或工具；它可以加工复杂的中空结构，不存在三维加工中刀具干涉的问题，因此理论上讲可以制造具有任意复杂形状的原型和零件；高度集成 将CAD和CAM结合在一起，实现设计、制造一体化；快速性材料的广泛性 金属、纸、塑料、光敏树脂、蜡、陶瓷等材料快速成形是一种完全自动的成形过程。二典型快速成型制造工艺1.立体印刷（SLA）成形方法：在树脂液得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固地粘
3、结在前一层上，如此重复直到整个产品成形完毕。材料必须是光敏树脂立体印刷成形工艺立体印刷成形工艺原理原理2.叠层制造（LOM）激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，然后由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成形的工件，并在每层成形之后，降低一个纸厚，最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件，将多余的废料小块剔除，就可以获得三维产品。叠层制造叠层制造工艺原理工艺原理3.激光选区烧结（SLS）激光选区烧结之前，先将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点以下。成形时，铺粉滚筒先在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光束按照截面轮廓对实心
4、部分所在的粉末进行烧结，形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层的烧结，如此循环形成三维的原型零件。最后经过510h冷却取出零件。激光选区烧结工艺激光选区烧结工艺原理原理4.三维印刷（3D-P）含有水基粘结剂的喷头在计算机的控制下，按照零件截面轮廓的信息，在铺好的一层粉末材料的工作平台上，有选择性地喷射粘结剂，形成截面轮廓。一层粉末成形完成后，工作台下降一个截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层轮廓的粘结，如此形成三维产品的原型。三维印刷的工作三维印刷的工作原理原理5.熔积成形（FDM）加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作x
5、y平面运动。热塑性丝材在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。层层的熔覆，形成三维产品零件，熔积成形工艺熔积成形工艺原理原理三快速成型制造技术在模具制造中的应用快速制模快速制模技术技术1.用快速原型直接制造模具利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本身，然后进行一些必要的后处理和机加工获得模具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度。其主要步骤是：利用三维CAD模型先在烧结站制作产品零件的原型，进行评价和修改，然后将产品零件设计转换成为模芯设计，输入烧结站；烧结站的计算机系统对模芯CAD文件进行处理，按照切片后的轮
6、廓将粉末烧结成模芯的半成品；将模芯半成品放进聚合物溶液中进行初次浸渗，烘干后放入气体控制熔炉，蒸发其中的聚合物，然后渗铜，即可获得全密度的模芯；打磨模腔，将模芯镶入模坯，完成注射模的制造。2.用快速原型间接制造模具通过快速成型技术与传统的模具翻制技术相结合制造模具。用快速成型件制作母模，复制软模具直接制造硅橡胶模具的工艺过程：制作原型，对原型表面处理，使其具有较好的表面粗糙度固定放置原型、模框，在原型表面涂脱模剂将硅橡胶混合体放置在抽真空装置中，抽去其中的气泡，浇注硅橡胶混合体硅橡胶固化沿分型面切开硅橡胶，取出原型，即得到硅橡胶模具。用快速成型件作母模，复制硬模具用快速成型件作母模或据其复制的
7、软模具，可浇注陶瓷、金属基合成材料、金属，构成硬模具，批量生成塑料件或金属件。a.化学粘结陶瓷浇注型腔模具工艺过程用快速原型系统制作母模浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模移去母模，在软模中浇注化学粘结陶瓷(CBC，陶瓷基合成材料)型腔在205C下固化CBC型腔型腔表面抛光加入浇注系统和冷却系统等小批量生产用注射模。这种化学粘结陶瓷型腔的寿命约为300件。b.陶瓷或石膏模浇注钢（铁）型腔工艺过程用快速原型系统制作母模浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模移去母模在软模中浇注陶瓷或石膏模浇注钢或铁型腔型腔表面抛光加入浇注系统和冷却系统等批量生产用注射模。此方法的优点在工艺装备简
8、单，所得铸型具有极好的复印性和较好的表面光洁度以及较高的尺寸精度。它特别适合于零件的小批量生产、复杂形状零件的整体成形制造、工模具制造以及难加工材料成形。化学粘结钢粉浇注型腔模工艺过程用快速原型系统制造纸质母模浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模与母模分离在软模中浇注化学粘结钢粉型腔烧除型腔内的粘结剂型腔渗铜型腔表面抛光加入浇注系统和冷却系统等批量生产用注射模。3.模具电火花加工的电极制作通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸造、浇注石墨或特殊研磨，可制作金属电极、石墨电极或直接作为模具型腔。通常的方法有：精密铸造法 用快速原型系统制造母模在母模中充入蜡，构成蜡模用失蜡铸造工艺构成紫铜
9、电极。电铸法 用快速原型系统制造原型通过电解液使铜沉淀在原型表面，与原型分离，得到电极壳体在电极壳体的下工作表面镀紫铜将电极固定座与电极壳体连接，构成金属电极。粉末冶金法 用快速原型系统制造母模在母模中充入钨铬钴合金钢(或铜钨合金)粉末用液压机压实合金从母模中取出压实后的合金在高温炉中烧结合金构成金属电极。浇注法 用快速原型系统制造母模在母模中充入石墨粉与粘结剂的混合物固化石墨粉构成石墨电极。模具市场对于模具技术最重要的、带有先决性的要求模具市场对于模具技术最重要的、带有先决性的要求就是其快速性就是其快速性，这，这就是快速原型快速模具技术产生的根就是快速原型快速模具技术产生的根本原因。本原因。
