快速成型技术

关键词：

快速成型技术（精选十篇）

快速成型技术 篇1

快速成型和快速模具制造不需要任何专门的辅助工夹具, 能够直接将CAD三维模型快速地转变为三维实体模型, 而产品造价几乎与零件的复杂性无关, 特别适合于复杂结构的零件制造。

二、应用

随着各种成型技术的进一步发展, 零件精度也不断提高。随着材料种类的增加及材料性能的不断改进, 其用途越来越广泛, 主要概括为以下几方面。

1. 使设计原型样品化

为提高产品设计质量, 缩短试制周期, 快速成型系统可在数小时或数天内将设计人员的图纸或CAD模型制造成看得见、摸得着的实体模型样品, 从而使设计者、制造者、销售人员和用户都能得到极大的好处。

(1) 从设计者受益的角度来看

在传统的设计过程中, 由于设计者自身的能力有限, 不可能在短时间内仅凭产品的使用要求就把产品各方面的问题都考虑得很周全并使结果优化。虽然在现代制造技术领域中, 提出了并行工程的方法, 即以小组协同工作为基础, 通过网络共享数据等信息资源, 来同步考虑产品设计和制造的有关上下游问题, 从而实现并行设计, 但仍然存在着设计、制造周期长、效率低下等问题。采用快速成型技术, 设计者在设计的最初阶段就能拿到实在的产品样品, 并可在不同阶段快速地修改重做样品, 甚至做出试制用工模具及少量的产品, 进行试验, 据此判断有关上下游的各种问题, 从而为设计者创造一个优良的设计环境, 尽快得到优化结果。因此, 快速成型技术是真正实现并行设计的强有力手段。

(2) 从制造者受益的角度看

制造者在产品制造工艺设计的最初阶段, 可通过这种实在的产品样品, 及早地对产品工艺设计提出意见, 做好原材料、标准件、外协加工件、加工工艺和批量生产用工模具等准备, 以减少失误和返工, 节省工时, 降低成本和提高产品质量。

2. 用于产品的性能测试

随着新型材料的开发, RP系统所制造的产品零件原型具有较好的力学性能, 可用于传热及流体力学试验。而用某些特殊光固化材料制作的模型还具有光弹特性, 可用于零件受载荷下的应力应变分析。如美国通用汽车公司在为其1997年推出的某车型开发中, 直接使用RP制作的模型进行车内空调系统, 冷却循环系统及加热取暖系统的传热学试验, 较之以往的同类试验节省花费40%以上。

3. 用作投标的手段

在国外, RP原型成为某些制造商家争夺订单的手段。例如, 位于Detroit的一家仅组建两年的制造公司, 由于装备了两台不同型号的快速成型机及采用快速精铸技术, 仅在接到Ford公司标书后的4个工作日内便生产出了第一个功能样件, 从而在众多的竞争者中夺到了为Ford公司年总产值达3000万美元的发动机缸盖精铸件合同。

4. 快速制造模具

以RP制作的实体模型作模芯或模套, 结合精铸、粉末烧结或石墨研磨等技术可以快速制造出企业产品所需要的功能模具或工装设备, 其制造周期为传统的数控切削方法的1/5—110, 而成本却仅为其1/3—1/5。模具的几何复杂程度越高, 这种效益越显著。一家美国的模具供应商声称, 车间在接到客户CAD文件后一周内可提供制作任意复杂的注塑模具, 而实际上80%的模具则可在24—48h内完工。

模具的开发是制约新产品开发的瓶颈, 要缩短新产品的开发周期、降低成本, 必须首先缩短模具的开发周期, 降低模具的成本。快速模具制造对于新产品的开发、试制、生产有十分重要的作用, 是制造业重点推广的一种先进技术。希望有志之士共同努力, 进一步探讨新型快速模具的原理、结构、材料与制造工艺, 加大推广应用的力度, 使模具行业出现一个崭新的面貌。

三、结语

快速成型技术课程感想 苏飞 篇2

三维打印机是快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。这一学期，刘老师为我们开了快速成型课程。刚开始，同学们并不清楚什么是快速成型，在后来的学习中，我们逐渐了解到快速成型是近年来发展起来的一种先进制造技术。快速成形技术20世纪80年代起源于美国，很快发展到日本和欧洲，是近年来制造技术领域的一次重大突破。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。

几节课过后，老师给我们布置了作业，让我们分组讨论方案然后用犀牛建模，最后用三维打印机打印出来。我们组的构想是一款新颖的眼镜，想法是由姜飞提出的，我们都非常支持这一想法，所以就这一方案进行了许多的改善。最终方案确定，拿给老师看，成功通过，我们都非常兴奋。下一步就是犀牛建模了，眼镜草图画起来很容易但是用犀牛建模就不简单了，一些拐角部分的曲面很难一次性的建模成功。我们都很焦急，担心完不成这个作业，最后姜飞提出可以把眼镜分成几个部分来分开建模来降低难度。很好的方法，我们将眼镜劈成三个部分，主体部分和眼架部分。这样一分开之后，思路也清晰了，避免了很多误区。克服了众多困难之后，终于把把眼镜建模完成。一切准备就绪后去工程训练中心打印，不过打印机的速度真的不敢恭维，等了几个小时才将眼镜打印出来，而且中间还出了一些问题。不过庆幸的是最终成功的把眼镜打印了出来。付出终有回报，这么一段时间的努力终于获得了收货。虽然最终打印出来的眼镜仍然有一些问题，但是这毕竟是第一次用三维打印机将自己心中的想法形象的表达出来，心中的喜悦之情于言表。也正是这一次作业，同学们切身感觉到了三维打印这一技术的便利性，低成本，高效率的吧心中的想法变成现实。

快速成型技术在口腔修复中的应用 篇3

关键词：快速成型技术；口腔修复；重要因素；模型设计

中图分类号：R739.8 文献标识码：C 文章编号：1005-0515（2013）11-074-01

1、快速成型技术在口腔修复中的应用发展

快速成型技术诞生于上世纪80年代，快速成型技术在设计三维模型的过程中要运用计算机进行辅助制作，除此之外不再需要任何模型技工设备。其加工模型具的速度非常快，能良好满足对模型制作速度的要求，并且能够轻松制造出任何形状的模型，制造出的模型自身拥有极高的韧性，快速成型技术在工业领域中应用非常广泛。在对模型加工的过程中将原本非常复杂的三维模型简化，将其作为二维模型进行加工，这也是加工过程中不再需要其余加工设备和模具的原因。在加工之前首先要对加工物件进行数据采集，之后便根据采集的数据迅速建立起模型，之后再通过处理和叠加成型等环节完成模型的制造。快速成型技术在医学中的应用可以追朔到1990年，其在医学界的主要运用是模拟手术。随着快速成型技术的迅速发展，其制作出来的模型部件不在仅仅起到参考和研究的作用，而是能够在实际需要中直接对其进行使用，使患者正常的生理功能快速得到恢复。所以，现今在对快速成型技术的研究已经作为了医学领域中的重要研究项目，现今在口腔修复中应用快速成型技术已经越来越广泛，其中包括全瓷冠、局部可摘齿等，都应用到了快速成型技术。本文主要介绍了快速成型技术在口腔修复中的应用，展望了今后快速成型技术的应用。

2、口腔修复中应用的快速成型技术

2.1快速制作蜡型模型

蜡型制作是固定修复体中不可缺少的重要过程。现今，在可摘义齿树脂模型制作中已经普遍使用了快速成型技术。在通过深入研究之后，一些专家已经能够使用CAD将活动义齿中的树脂支架模型利用快速成型技术快速制造出来，外国专家已经能使用快速成型技术制作出金属托件。因此快速成型技术制作口腔义齿的可行性得到了良好的验证。

在铸造的过程中因为树脂在气化过程中存在不均匀的情况，导致制作的模型可能会在结构上存在部分缺陷。现今很多学者都在对蜡型快速成型制作进行深入研究，一些学者利用三维打印方法使蜡型能够快速成型，之后进一步制作钛金属金属冠。通过研究结果显示，利用快速成型技术制作的金属冠不仅能能够满足医学领域多模型的要求，自身还拥有非常光滑的表面，在临床修复中应用非常广泛。国外一些研究人员在制作将具有固定修复作用的蜡型时也采用快速成型技术进行制作，通过快速成型技术制定出的蜡型拥有极高的精确度，口腔修复对模型的精度要求通过快速成型技术得到了良好的满足。

相关文献中对快速成型技術在口腔修复中的应用记录较少，在口腔修复领域中还需要加大研究力度。现今，在许多医学研究中都成立了专门固定修复蜡型加工室，工作室中广泛利用了快速成型技术。但但实际制作技术中海体现出诸多的不足，其中包括蜡型温度的控制和成型速度等，还需要更深入的研究来促进快速成型技术不断发展。因此，现今应该重点对蜡型的成新特性进行深入研究，以此保证在今后临床口腔修复中发挥出更大的作用和价值。

2.2利用快速成型技术制作口腔修复体

现今很多研究者都将激光技术和快速成型技术结合起来，在加工金属模型的过程中烧结各种金属粉末，能够迅速制造出金属口腔修复体。

一些国外研究者在制作局部义齿金属托的过程中就将两种技术结起来，对金属粉末进行烧结，取得了良好的制作效果。体现出了快速成型技术在口腔修复中的重要作用。国内研究者利用快速成型技术和激光技术对钛粉进行烧结，制作出了实用的全口义齿钛基托，并且制作出的基托拥有良好的外观，体现出了速成型技术在口腔修复中的作用。虽然两者技术能够良好满足口腔修复对金属模型的需求，但还有一些列问题存在于成型精度中，在今后的深入研究过程中有待改进。

国内学者在运用快速成型技术制作镍铬合金底冠的过程中，对制作好的模型的轴面的重点以及肩台的边缘进行了仔细的测量，（81.50±14.52）?m、（46.50±15.22）?m、（56.55±10.02）?m为其间隙的测量数值，都满足小于临床120?m的基本要求，并对制作好的金属底冠进行精度评估，评估结果中显示制作的底冠精度符合医用的基本要求。

因此说明快速成型技术在口腔修复中具有良好的可行性，能够满足口腔修复对金属冠以及模型的精度的要求，先前口腔修复过程中的模型转移在运用了快速成型技术之后得到了简化。但也存在一些问题，例如在对金属底冠制作的过程中，选择金属粉末受到很大的制约，因此现今还应该在在成型材料的研究中继续深入。

3、结语

从快速成型技术提出至今已经历经了20年的发展，快速成型技术也逐渐从先前的制造领域向医学领域中过度，医学界特别是口腔修复因为快速成型技术的运用加快了自身的发展速度，在运用快速成型技术对口腔功能修复体制作的过程中使修复体的精度变得更高，大大减少了制作的时间，随着快速成型技术的普及，更多的医生都对此技术表示认可。也良好的体现出了快速成型技术在医学领域中的应用前景；而我国在制作材料的选择和制作技术的运用上还处于研究的初级阶段，有待更多的学者对其进行深入的研究。

参考文献：

[1]陈小冬，邢文忠.快速成型技术及其在口腔修复中的应用[J].中国实用口腔科杂志，2013，6（6）：326-330.

[2]陈光霞.可摘除局部义齿支架激光快速成型技术与设备研究[D].华中科技大学，2009.

[3]钱超.快速成型技术在口腔修复中的应用[J].国际口腔医学杂志，2012，39（3）：390-393.

[4]熊耀阳，焦婷，张富强等.结构光三维测量轮廓技术及快速成型技术在颌面赝复中的应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12（9）：1705-1708.

快速成型技术的特性分析及应用研究 篇4

快速成型技术是20世纪80年代兴起的一门新兴成型技术, 是21世纪制造业最具影响的技术之一, 目前正成为一种迅猛发展的潮流。快速成型技术是由CAD模型直接驱动, 快速完成复杂形状三维实体制造的过程[1,2]。该技术突破了制造业的传统模式, 是机械工程、CAD技术、数控技术、激光技术、材料科学技术等多学科相互渗透与交叉的产物。如今, 这一技术在多领域得到应用, 可用于医疗行业、产品模型、建筑设计、科学研究、制造业等多方面, 前景广泛。

1 快速成型技术的简介

1.1 快速成型技术的概念

快速成型技术是基于材料堆积法的一种高新制造技术, 运用塑料或粉末状金属等可粘合材料, 通过逐层增加材料打印的方式, 将数字模型制造成三维实体物件[3]。近年来, 快速成型技术在民用市场逐渐流行, 通俗叫法为“3D打印”。

它无需任何传统的机械加工, 直接根据计算机中零件或物体的三维模型数据就能生成任何形状的实物, 从而极大地缩短产品的研制周期, 被认为是近年来制造领域的一个重大成果[3]。

1.2 快速成型技术的基本原理

快速成型技术的基本原理是“分层制造, 逐层叠加”, 其过程是:先得到所需零件或物体的计算机三维模型;根据工艺要求, 将其按一定厚度进行分层, 将三维实体模型变为二维平面信息, 加入加工参数, 生成数控代码;数控系统以平面加工方式有序地加工每个薄层, 并使他们粘接成型, 从而制造出所需产品的实物。快速成型技术的过程包括建立产品CAD模型、生成STL文件格式、模型分层切片、3D打印制作及产品后置处理五个步骤。

1.3 快速成型技术的材料

目前快速成型技术的可用材料有200余种, 可将其归类为金属材料、工程塑料、彩色石膏材料、橡胶类材料、陶瓷材料、人造骨粉、光敏树脂、细胞生物原料等几大类, 目前最为流行的PLA线材就是一种由聚乳酸制成的相当绿色环保的高分子材料。对于现在广泛使用的要求相对较低的快速成型技术应用中, 低成本的工程塑料应用较多, 包括ABS、PC、尼龙玻纤等。随着快速成型技术在消费级领域的转变, 金属材料及细胞生物原料等也将得到越普通的应用。

2 快速成型技术的特性分析

目前比较成熟的快速成型方法有FDM、SLS、SLA、SLM、3DP等。

(1) FDM (溶融沉积成型技术) :利用电加热方式将石蜡、金属、尼龙等丝材加热至略高于熔化温度, 计算机控制喷头在二维平面内将熔融的材料沿预设轨迹涂覆在工作台上, 冷却成形后, 喷头上移一层高度, 进行下一层涂覆, 逐层堆积形成三维工件。

(2) SLS (选择性激光烧结成型技术) :SLS技术快速成型技术机的整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成, 加工前先将充有氮气的工作室升温, 并保持在粉末的熔点下, 工作时送粉活塞上升, 铺粉辊在工作活塞上均匀铺上一层粉末, 计算机控制激光束按截面轮廓进行二维扫描, 扫描轨迹处粉末被烧结, 形成零件的一个层面。之后工作活塞下降一层高度, 再铺一层粉末, 再次扫描烧结。如此循环, 固化层层层叠加, 直到三维零件成型[4]。

(3) SLA (立体光固化成型技术) :用激光聚焦照射到光固化材料表面, 激光照射处分子量急剧增大, 从而进行固化, 完成一个层面的绘图, 层层叠加完成三维实体制作。

(4) SLM (选择性激光熔化成型技术) :采用光纤激光作为能源, 将金属粉末有选择的熔化, 凝固成型[5]。

(5) 3DP (三维印刷) :打印头在粉末层上移动时, 按CAD数据用液体黏结粉选择性逐层沉积, 制作结束后将未使用的粉末清除。

快速成型技术各种技术的特点、材料使用及关键瓶颈问题如表1所示。

3 快速成型技术技术的应用领域

观察医疗、科研等领域不难发现一个共同点, 在新产品的研发过程中, 先制造出样机, 再生产产品, 样机的设计耗时耗力。而且如果产品研制出现问题, 又必然造成资源的巨大浪费, 同时导致产品研发周期加长。快速成型技术使科研工作者的创意和设计以低的成本快速实现。即便产品设计出现问题, 也不会造成较大损失, 极大地缩减了产品开发成本与时间;另一方面, 快速成型技术解决了传统铸造加工困难的瓶颈问题, 以整体打印优势极大地减轻了工件的质量, 缩减了零部件数量, 提高了机械稳定性及生产效率。快速成型技术以诸多优势迅速火爆全球, 以较快的速度进入医疗、航空、工艺品等各大行业领域。

3.1 快速成型技术应用于医疗

快速成型技术在医疗行业的应用具备很大的潜力, 应用最多的为辅助医疗, 例如制造人体器官模型和辅助医疗工具等。3D打印牙齿、骨骼修复技术已经成熟, 并在许多骨科医院、口腔医院快速普及。骨骼打印材料主要使用磷酸钙, 其中还额外添加了硅等元素。当它被植入人体内之后除了起到骨骼原有作用外, 并起到修复组织生长作用, 最后相关材料自然进行溶解。随着生物高分子打印材料的不断发现, 未来将会在打印细胞、软组织、器官等方面实现技术突破。

3.2 快速成型技术应用于航空航天

快速成型技术能够生产传统制造方式难以实现的高复杂度的零部件, 还可以使用高温高强度的合金材料, 提高部件的机械性能。另外, 通过部件整合打印, 极大减少了部分固件的零部件数量及总质量。打印的航空发动机的一些复杂零部件, 突破了其设计受加工水平制约的瓶颈, 让高性能部件, 尤其是高性能大结构件的制造流程大为缩短。

3.3 快速成型技术应用于饰品及工艺品行业

快速成型技术应用于珠宝像戒指、吊坠、耳环、耳钉等多类珠首饰的制作, 需求方面用户可以根据自己的喜好去设计款式, 使产品满足个性化设计, 真正实现将需求转化为产品, 实现消费者转变为制造者的变革。技术实现上可以让首饰 (任何材质) 可以不需要热处理, 在切割机中, 放入一块板料即以极高的精度一次切割成型, 全电脑自动操作。

3.4 快速成型技术应用于其他行业

由于快速成型技术具有快速打印等绝对优势, 现已逐步渗透到各个行业。从教学模具到现实的建筑模型, 从仅供观赏的艺术品到消费级的食品3D打印机。快速成型技术正改变着传统制造的理念和模式, 让产品设计提速, 极大地缩短设计到样品的时间与成本。

4 快速成型技术产业的未来发展前景

2015年8月国务院专题讲座中指出, 推动中国制造由大变强, 要紧紧依靠深化改革和创新驱动, 努力克服创新能力弱等问题, 通过创业创新助推产业和技术变革, 在转变发展方式中培育中国制造竞争新优势, 促进经济中高速增长, 迈向中高端水平。

在政策支持及技术不断创新下, 未来的快速成型技术将在民用和工业应用两方面获得不可思议的进展, 生产出复杂、特殊、个性化产品, 形成新的经济增长点。长远来看, 快速成型技术技术有巨大的潜在优势。快速成型技术机生产的产品将无孔不入, 应用范围之广将超乎想象, 最终将给人们的生产和生活方式带来颠覆式的改变。

目前, 快速成型技术仍存在人才匮乏、缺乏一定的行业规范和准则、打印的材料限制及产品安全等难题, 亟待政策和技术创新合力解决。

参考文献

[1]俞经虎, 曲萍.快速成型制造中的工艺参数设置[J].机床与液压, 2006 (6) :54-56.

[2]池金环.快速成型及非接触式数据采集技术应用[J].机电工程技术, 2014 (9) :91-92.

[3]尹希猛, 王运赣.快速成型技术—90年代新的造型工具[J].中国机械工程, 1993 (6) :25-27.

[4]健朗, 王威达.金属3D激光打印机初步调查报告[R].2012:1-31.

快速成型技术在铸造中的应用 篇5

快速成形制造技术是目前国际上成型工艺中备受关注的焦点。铸造作为一项传统的工艺，制造成本低、工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件。充分发挥两者的特点和优势，可以在新产品试制中取得客观的经济效益。

快速成形制造技术又称为快速原型制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，是一项高科技成果。它包括SLS、SLA、SLM等成型方法,集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件，所以又称为材料添加制造法(Material Additive Manufacturing 或 Material Increase Manufacturing)。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下几乎能够生成任意复杂形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，是目前适合我国国情的实现金属零件的单件或小批量敏捷制造的有效方法，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。

快速成型技术能够快捷地提供精密铸造所需的蜡模或可消失熔模以及用于砂型铸造的木模或砂模，解决了传统铸造中蜡模或木模等制备周期长、投入大和难以制作曲面等复杂构件的难题。而精密铸造技术（包括石膏型铸造）和砂型铸造技术，在我国是非常成熟的技术，这两种技术的有机结合，实现了生产的低成本和高效益，达到了快速制造的目的。

RPM技术的特点

快速成型的过程是首先生成一个产品的三维CAD实体模型或曲面模型文件，将其转换成特定的文件格式，再用相应的软件从文件中“切” 出设定厚度的一系列片层，或者直接从CAD文件切出一系列的片层。这些片层按次序累积起来仍是所设计零件的形状。然后，将上述每一片层的资料传到快速自动成型机中去，用材料添加法并以激光为加热源，依次将每一层烧结或熔结并同时连结各层，直到完成整个零件。成型材料为各种可烧结粉末，如石蜡、塑料、低熔点金属粉末或它们的混合粉末。

快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性，其特点如下：

1.方便了设计过程和制造过程的集成，整个生产过程数字化，与CAD模型具有直接的关联性，零件所见即所得，可随时修改、随时制造，缓解了复杂结构零件CAD/CAM过程中CAPP的瓶颈问题。

2.可加工传统方法难以制造的零件材质，如梯度材质零件、多材质零件等，有利于新材料的设计。

3.制造复杂零件毛坯模具的周期和成本大大降低，用工程材料直接成形机械零件时，不再需要设计制造毛坯成形模具。

4.实现了毛坯的近净型成形，机械加工余量大大减小，避免了材料的浪费，降低了能

源的消耗，有利于环保和可持续发展。

5.由于工艺准备的时间和费用大大减少，使得单件试制、小批量生产的周期和成本大大降低，特别适用于新产品的开发和单件小批量零件的生产。

6.与传统方法相结合，可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。

RPM技术在铸造中的应用

（1）精密铸造

精密铸造是所有铸造方法中最精确的一种，精度一般优于0.5％，且可重复性好，铸件只需少量的机加工就可以投入使用。由于铸模是一次性使用，使得制造内部结构复杂的零件成为了可能，能生产锻造或机加工不能生产的零件。尽管精密铸造有着很多的优越性，但其生产过程复杂且冗长。压制蜡模的铝模制作，视其复杂程度和尺寸大小，一般要花几周到几个月时间。得到铝模后，还要几周时间才能得到铸件。这几周主要是用于制作型壳。除了耗时外，精密铸造还很费工，50％～80％的费用都出自于人工。此外，小批量生产中的模具费用分摊至使单价昂贵。快速成型和精密铸造是互补的，这两种方法都适用于复杂形状零件的制造。如果没有快速自动成型，铸模的生产就是精密铸造的瓶颈过程；然而没有精密铸造，快速自动成型的应用也会存在很大的局限性。快速成型技术在精密铸造中的应用，可以分为三种：一是消失成型件（模）过程，用于小批量件生产；二是直接型壳法，用于小量生产；三是快速蜡模模具制造，用于大批量生产。

图1 快速蜡模模具制造流程图

（2）快速铸造

在制造业特别是航空、航天、国防、汽车等重点行业，其基础的核心部件一般均为金属零件，而且相当多的金属零件是非对称性的、有着不规则曲面或结构复杂而内部又含有精细结构的零件。这些零件的生产常采用铸造或解体加工的方法，快速铸造是所有采用快速成型件做母模或过渡模来复制金属件的方法中最具吸引力的一种。这是因为铸造工艺能生产复杂形状的零件。

在铸造生产中，模板、芯盒、压蜡型、压铸模的制造往往是用机加工的方法来完成的，有时还需要钳工进行修整，周期长、耗资大，从模具设计到加工制造是一个多环节的复杂过程，略有失误就可能会导致全部返工。特别是对一些形状复杂的铸件，如叶片、叶轮、发动机缸体和缸盖等，模具的制造更是一个难度非常大的过程，即使使用数控加工中心等昂贵的设备，在加工技术与工艺可行性方面仍存在很大困难。

RPM 技术与传统工艺相结合，可以扬长避短，收到事半功倍的效果。利用快速成型技术直接制作蜡模，快速铸造过程无需开模具，因而大大节省了制造周期和费用。图2为采用快速铸造方法生产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，使整个试制任务比原计划提前了5个月。

（3）石膏型铸造

精密铸造通常被用来从快速成型件制造钢铁件。但对低熔点金属件，如铝镁合金件、石膏型铸造，效率更高。同时铸件质量能得到有效的保证，铸造成功率较高。在石膏型铸造过程中，快速成型件仍然是可消失模型，然后由此得到石膏模进而得到所需要的金属零件。

肉鸭快速育肥技术 篇6

二、幼雏培育。雏鸭从出壳到20－25日龄称为幼雏。培育幼雏的目的是为保证成活率达到90％以上，便于育成大规格健壮雏鸭，为中雏打好基础。

1，选雏。绒毛光亮且覆盖肚脐。腹部柔软有弹性，肛门清洁，腿粗、嘴大、眼有神，体态匀称，健康无病。

2，保温。雏鸭出壳后7天内，室温应保持在27－30℃，7天后每天可降温1℃，15天后保持在15℃左右，20天后按常温饲养。育雏前期若气温低，可在箩筐内铺垫切短的干稻草，做成平底巢。每筐放雏10－20只，上盖旧衣、被絮(注意透气)，使雏鸭互相依偎保温。

3，开食。开食前先饮水，水温20℃左右，首次饮水应在水中加入0.04％的高锰酸钾，每隔1.5－2小时喂1次，每次只喂八九成饱。用煮成半熟的米饭，经清水浸泡，除去黏性，沥水后拌入1.5％～2％的白糖，让雏鸭啄吃，边吃边撒，每天2次。

4，放水，雏鸭出壳2－5天后即可用漏筛装雏鸭放入水中5～7分钟，先湿脚再徐徐下沉，让其游泳。7天前每天放水2—3次，每次10～20分钟；7天后每次喂完料即将鸭放入8～10厘米深的浅水池中，15天后，池内水深增至15—20厘米。

三、中鸭饲养。肉鸭在50-65天这个阶段称为中鸭。其育成的要求是：保证其营养供应，充分发挥肉鸭在这个阶段生长发育快的优势，饲养以舍饲为主。放牧为辅，分群饲养，饲料以减细加粗为原则。

1，舍饲育成。适用于樱桃谷鸭、北京鸭等白羽大型品种。场地可选在塘库或河湾旁边，圈舍要空气流通，舍内用竹条搭制60厘米高的分格鸭栏，每格5平方米，可养鸭20－30只，每群70-100只，用围栏隔开。在靠人行道一侧的栏外挂食槽和水槽。中鸭饲料麸类占35％-40％，谷实类占40％－45％。其配方是：玉米62％，麦麸15％，炒豌豆6％，鱼粉、菜籽饼各7％，骨粉2.8％，食盐0.2％。每天喂4次。边喂料边供水，同时要补充青料。一般青料与配合饲料的搭配比例为1～1.5：1。此外，舍饲中要加强中鸭的洗浴放牧，每天上午11时前和下午4时后各放牧1小时，待其晾干羽毛后再入栏。

2，放牧育成。适用于建昌鸭、高邮鸭等麻鸭品种。可放入冬闲稻田、塘库、溪渠等水域。放牧时间一般为上下午各1次，同时每天补喂配合饲料2－3次。其饲料配方是：玉米35％，小麦16％，麦麸23％，炒胡豆5％，菜籽饼7％，蚕蛹7％，米糠4％，骨粉2.7％，食盐0.3％。

四、强度育肥。为缩短肉鸭饲养期，促进早出栏，提高肉鸭肥度，使肉鸭肉质鲜美细嫩，当中鸭养到第50～65天，具有一定的骨架和肌肉，且生长速度最快时。就要实施强度育肥。育肥期间要使用高能量、低蛋白的配合饲料，参考配方是：育肥前期为玉米35％，面粉26.5％，米糠30％，玉米(炒过的)5％，贝壳粉2％，骨粉1％。食盐0.5％。育成后期为玉米35％，面粉30％，米糠25％，高粱6.5％，贝壳粉2％，骨粉1％，食盐0.5％。

1，栏养育肥。用竹篾隔成小栏，每栏容鸭2—3只。小栏面积不能大于鸭体的2倍，高度为45～55厘米，以鸭能站立为宜。栏外设置饮水器和饲糟，让鸭伸出头吃食饮水。饲料供给要充足，白天喂3次，晚上喂1次。

2，填饲育肥。将饲料用温水拌匀，做成长1～5厘米的条形，稍凉后人工填入。开始每天填喂3次，每次3－4条，以后逐渐增至每天填喂5－6次，每次5—8条。填喂后供足饮水，每天进行30分钟的水浴，以利消化。

碳纤维技术在快速成型领域的应用 篇7

快速成型在中国高速发展, 在模具领域中, 在产品批量很少的情况下, 制作者不必使用模具来加工产品, 而且传统的机械加工必须考虑到产品的外形来制定加工工艺, 而快速成型不受产品外形的复杂性的限制, 成为初期产品设计, 少量产品加工的首选。而且在产品零部件的配套方面, 快速成型的方便快捷能够满足客户维修周期的需要。总之快速成型在未来具有非常广阔的前景, 将改变目前的制造模式。目前3d打印材料各种各样, 但在基层推广使用的有PLA, ABS等材料, 这些材料打印出的塑料产品强度低, 耐腐蚀性差, 产品材料无刚性易老化, 在很多场合不能真正的使用。快速成型想要真正推广, 打印材料的革新成为主要瓶颈, 本文将介绍碳纤维技术和快速成型的结合, 可以为快速成型材料提供一个研究方向。

2 碳纤维和快速成型结合的两种方法

碳纤维是一种高强度, 高模量的新型材料, 它的基本物理性能为外柔内刚, 质量比铝还要轻, 但强度比钢铁还高。它还有耐腐蚀突出、耐超高温、热膨胀系数小, 电磁屏蔽性好等等优点。碳纤维材料和快速成型结合可以从两个点来进行突破, 一种是将碳纤维和传统打印材料结合起来, 作出复合性材料。第二种是直接将碳纤维材料用3d打印技术直接铺放在已有零件产品的表面, 再利用配套热罐进行热固化。

碳纤维复合材料有很多组合, 目前都在研发阶段, 相对来说比较成功的是尼龙碳纤维复合材料, 尼龙粉末60%, 碳纤维粉末40%, 尼龙碳纤维复合材料打印的机翼管道和各种构件, 耐压提高:从单纯的尼龙粉末耐压40兆帕增加到80兆帕, 应用范围很广。5-10米尼龙碳纤维复合材料生产设备, 设备可大型化, 满足航空航天和船舶的需求。目前已在无人机身和机翼, 飞机内部非承重结构做了实验, 并获得成功。它不仅能够满足使用要求, 而且优化了结构设计, 比如将桁架内部掏空成网状结构, 在重量减轻基础上强度反而增加, 具体如图1所示。目前和高强度3D打印碳纤维设备匹配的技术为PSLS增压激光选择性烧结技术。如图2所示尼龙碳纤维复合材料配件耐压80兆帕直接为歼10-歼20系列战机配置尼龙碳纤维配件, 还减轻了重量。在现有的激光烧结设备上更换成型材料, 选择用碳纤维尼龙复合材料, 是一样简单便捷的革新, 仅仅更换材料, 就可以获得高性能的产品, 将扩大快速成型使用领域。

而另外一种碳纤维的铺放技术, 完全是不同于传统的快速成型工艺, 而是更多的在已有零件的基础上强化产品的性能, 多用于高性能复杂结构部件的制作如图3所示, 将纤维束通过软件铺放在已有零部件的表面, 铺放的走向, 厚度和间隙都可以调节, 然后通过红外加热以及压头进行热固, 可以完成复杂形状零件制作。如图4所示也可以用紫外线原位固化技术, 该技术在优势为造价低廉, 性能也很优良。原位光固化低能电子束仅70万, UV-LED及电源仅5万元, 固化温度为140度, 光固化纤维复合材料的拉伸强度可达902MPa, 剪切强度45MPa。

产品的性能得到提高, 加上快速成型本身的快速, 廉价等优势, 很多强度的零件也可以使用该工艺来获得, 也是大大拓宽了快速成型技术的应用领域。

3 碳纤维技术在快速成型领域具有广阔的前景

碳纤维技术和快速成型的结合大大提高了快速成型技术的实用性, 产品的强度, 耐用度和腐蚀性等物理化学性能都得到大幅度提高, 在未来有很广阔的市场。

参考文献

[1]罗晋, 叶春生, 黄树槐.FDM系统的重要工艺参数及其控制技术研究[J].锻压装备与制造技术, 2005 (06) .

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[3]孟宝全, 赵淑玉.快速自动成型技术的原理及其发展趋势[J].装备制造技术, 2008 (04) .

快速成型技术 篇8

我国的阀门工业始于上世纪五十年代, 直到八十年代初期才得以快速发展, 到目前已初步形成了较为完善的产业链, 产品品种齐全, 配套环节完善, 行业整体上处于国际中上水平。但与之相配套的法兰行业发展却相对缓慢, 由于法兰结构简单, 进入门槛低, 大量小微企业进入, 竞争激烈, 对新技术投入少, 产品附加值不高, 受原材料影响严重, 生存难度大。因此, 法兰行业一直处于低端生产水平, 尤其是近年来, 随着原材料价格上涨, 导致法兰行业企业生产成本急剧增加, 利润稀薄, 企业发展甚至生存面临严峻考验, 整个法兰行业面临着洗牌的命运, 同时也拖累了泵阀行业的发展。于是部分法兰企业开始寻找新的突破点, 加快自身研发, 提升科技含量, 以此降低原材料上涨对法兰造成的影响, 法兰内高压成型工艺技术正是在这种情形下开始被企业重视。内高压成型是一种全新的现代先进制造技术, 它以管材为加工对象, 以液体为主要传力介质的一种加工近净成型液力塑性成形技术[1]。内高压成型技术以节材、节能见长, 比常规方法能显著地缩短生产周期、提高效率、节约能源和节省资源, 对于原材料依赖性强的法兰行业能够显著地降低生产成本, 因此, 内高压塑性成形技术近年来在国内外发展迅猛, 尤其在航空、汽车制造技术以及管件生产上应用较多[2,3]。但是, 内高压成形过程复杂, 影响因素众多, 如材料性能、摩擦、轴向进给、加载路径形式、内压以及模具等工艺因素, 且诸多因素并非独立而是相互制约, 相互关联的。另外, 成形工作压力大, 成型工艺条件苛刻, 目前国内还没有较为系统、详细、可行的模具和工艺参数的设计准则。所以, 内高压工艺生产目前只限制在航空、汽车部件等少数领域, 在其他领域内推广仍需解决许多技术问题。尽管内高压成型技术从节材、节能等方面非常适合在法兰生产上推广应用, 但需要解决的问题不少, 目前还没有应用先例。

1 对焊法兰内高压成型工艺分析

如图1所示是内高压成型技术加工对焊法兰的原材料和成品, 原材料只需如 (a) 图所示的一段管材, 通过内高压挤压成型即可得到如 (b) 图所示的对焊法兰。从中看出, 利用内高压成型技术加工法兰在原材料上损失极少, 真正做到了节约材料、绿色生产的目的。但是, 对焊法兰的成型过程还是比较复杂的, 其工艺流程是:选料→切割管材→打磨→装料→合模→挤压成型→车削→检验→入库。

首先是选材, 内高压成型属于冷加工范畴, 在挤压成型过程中, 材料的变形过程是非常复杂的, 不同材料的流动应力不同, 产生塑性变形消耗的挤压力也不尽相同, 对终端产品的形状、稳定性等都会有影响, 材料的机械性能对对焊法兰成型非常重要。因为内高压成型速度很快, 一般在几秒钟内完成, 没有良好的塑性和韧性的材料一般是很难成型, 即使成型了, 也存在很多缺陷, 所选的材料必须具备很高塑性和韧性。其次必须具备一定的强度, 内高压成型后的对焊法兰一般不需要进行其他处理就直接使用, 因此所选材料需要具备一定的强度才能达到法兰使用的要求。不过, 内高压成型过程中伴随着冷作硬化, 其强度会有一定增大。管材的切割工序看似比较简单, 但非常重要, 在挤压前必须把管材切割成长度一定的管段放到模具内进行挤压, 由于成型模具的型腔尺寸和体积都是固定的, 所供管段必须准确, 切割前必须进行长度和体积计算, 一旦管段长度或者体积过小, 模具的型腔就挤不满, 加工不出合格产品;反之, 管段长度或体积过大, 模具型腔被挤满后, 多余的材料就会使法兰壁增厚, 不但浪费材料, 而且使成型后的法兰尺寸不符合要求而需二次加工。打磨工序是管材切割后的去除毛刺的工程, 工序简单;至于其它如装料、合模、挤压成型、车削及检验等只要按规定要求操作即可。

2 对焊法兰内高压成型关键技术研究

内高压成型技术以节材、节能见长, 能有效地降低零件重量、减少模具数量、缩短生产周期、提高生产效率, 具有结构轻量化、加工技术柔性化以及绿色生产等特点[4,5], 非常适合于对焊法兰的生产上推广应用, 但还需要解决非常多的技术难题。

2.1 振动轴压技术研究

由图1看出, 要把圆形空心管件挤压成对焊法兰, 而且要保证挤压质量, 轴向推进压力非常关键。在内高压成形过程中, 目前一般采用轴向压力随内压的增大而呈线性递增方式进行加载。当轴向压力相对过大时, 容易导致管壁受压失稳而起皱, 阻碍了材料向胀形区域的流动, 致使所能成形的管高度降低。相反, 如轴向压力相对过小, 则由于不能有效推动材料向胀形区域的流动, 同样也不能让管壁厚度增加。在对焊法兰内高压成型过程中采用振动轴压技术, 在内压增大的同时进行轴向加载能有效地解决该难题。振动轴压技术就是在定常的压边力上叠加一个振动激励轴压, 可以比较显著地提高极限拉深比, 而且拉深件的壁厚分布也更加均匀。振动激励下的定常压边力要比未叠加振动激励时的定常压小, 对于法兰盘, 采用多大的激励信号振幅, 以及多大的振动激励频率才是最佳, 对成型后的对焊法兰质量最优等, 不同规格的法兰盘有不同的数据。

2.2 大厚度法兰盘内高压成型技术研究

随着国内阀门企业技术力量的加强, 许多企业的产品进入石油、化工领域, 甚至核能领域, 这些领域对阀门及其配套的管件要求较高, 配套的法兰壁厚很大, 而内高压成形的最佳成型对象则是薄壁管材, 薄壁管材成型需要的内压小, 轴向进给相对简单, 加载路径容易控制。而壁厚较大的法兰件成型压力大, 最高达到1000 MPa, 如此大的内高压使法兰管件外壁膨胀后紧贴在模具内壁, 将产生非常大的摩擦力, 导致加载路径控制非常困难, 容易出现在不合理的加载区域内加载, 成型中将出现破裂、屈曲等失效形式, 使产品精度下降, 质量不合格, 甚至不能成型。对于壁厚较大的管件内高压成形, 最佳方法是采用梯度加压技术, 即在成型过程中, 轴压是随内压的增大而变化, 研究两者的关系, 找出它们之间的最佳匹配关系, 使成型后的产品质量好, 精度较高, 成型产品壁厚达到最大值。

2.3 精密法兰盘内高压成型技术研究

近年来, 随着工业的发展, 许多泵阀需要采用高精度对焊法兰与之配套, 这些法兰如果采用传统的锻造、焊接、铸造、机加工等方法生产, 加工工序繁多, 加工时间长, 耗材多, 成本高, 另外, 多道工序造成误差累积, 很难保证要求较高的复杂管件精度。如果采用内高压成型技术, 只需一副模具、一道工序就能完成一个复杂零件的成型, 且没有废料产生, 耗材少, 成本低。对焊法兰盘采用内高压成型虽然工序简单, 但是, 它的成形是一个非常复杂的动态过程, 内部压力和轴向进给量之间的关系很难用显数形式表达, 对于不同的形状、不同材质的零件, 其参数是完全不一样的。因此, 对焊法兰成型之前, 需要经过长时间且耗费大量人力物力的试制过程, 以得到所需的加工工艺参数, 例如尺寸、轴向力、内压力及润滑等。而传统的试制过程是一个“试错”的过程, 取决于试验者的直觉、经验和随着零件几何形状的日益复杂, 经验和设计准则只能提供部分的帮助。而且在法兰内高压成形领域, 相关的经验积累和资料库仍然相当匾乏, 因此为了缩短试验时间同时降低试验成本, 采用有限元数值模拟技术来帮助对焊法兰内高压成形工艺试验与研究, 对焊法兰内高压成形过程数值模拟可以分析成形件的厚度变化、应力应变分布及成形缺陷等, 并可以通过有限元仿真方便地获得最优加载路径, 得到接近实际的参数, 可以大大提对焊法兰的精度。

3 结论

尽管内高压成型技术以节材、节能见长而非常适合于在对焊法兰上推广应用, 可以有效地减少模具数量、缩短生产周期、提高生产效率, 但是, 真正将其应用于生产实际, 还需要解决诸多技术问题, 才能生产处合格的对焊法兰。其中成熟的振动轴压技术可以提高成型的法兰质量, 梯度加压技术可以挤压出大厚度法兰盘, 采用有限元数值模拟技术可以提高对焊法兰盘成型的精度。

摘要：内高压成型是以管材为加工对象, 以液体为主要传力介质的一种近净成型液力塑性成形技术, 以节材、节能见长, 非常适合对焊法兰加工。但成型过程复杂的内高压成形技术应用于法兰生产还没有应用先例, 需要解决很多技术问题。

关键词：对焊法兰,内高压成型,工艺,轴压技术

参考文献

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[3]范军锋, 等.汽车轻量化与制造工艺[J].机械设计与制造, 2009, 7 (7) :141-143.

[4]何昌德, 杨普新.轻量化材料及加工技术在现代汽车上的发展和应用[J].装备制造技术, 2011 (2) :93-96.

反求工程在快速成型技术中的应用 篇9

快速成型技术的基本原理是离散与堆积,是采用逐层的方法直接制造零件原型。快速成型技术的基本过程中第一步是构造三维模型,而三维模型的建立有两条途径:一是以概念设计为核心的顺向工程,它是一种传统的设计方法;二是以反求为核心的逆向工程,它是一种创新设计。近年来,反求工程技术在我国的工业设计领域的应用发展非常快,特别在快速成型技术中的应用范围也越来越广泛。

一、反求工程与正向工程的区别

正向工程也称为正向设计,是根据市场需求,提出目标和技术要求,进行功能设计,变为产品。它是传统的产品设计过程,是一个“从无到有”的过程,也可以说是一种“胸有成竹”的设计,它研究的是“怎么做”的问题。

反求工程(Reverse Engineering,简称RE)也称为逆向工程,是从已知事物的有关信息,去寻求这些信息的科学性、技术性、先进性、经济性、合理性和国产化的可能性等,再回溯这些信息的科学依据,即充分消化与吸收,更重要的是在此基础上进行改进、挖潜和再创造,生产出具有一定市场竞争力的新产品。它是一种创新设计过程,是一个“从有到无再到有”的过程,也可以说是一种“照猫画虎”的设计,但它又不只是简单的“照猫画虎”,它研究的是“为什么这样做”的问题。例如韩国现代汽车在发展汽车工业制造知识时,曾参考日本HONDA汽车设计,将它的各部分工件经由逆向工程还原成产品,进行包括安全测试在内的各类测试研究,协助现代汽车的设计师了解日系车辆设计意愿、想法。这是一个基于反求工程进行产品快速成型设计的典型例子。反求工程与正向工程两者的关系如图1所示。

二、反求工程的基本概念

反求工程是对已有的实物进行扫描或根据其已有影像为信息源,通过数据处理,建立实物的几何模型。反求工程的广义定义是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它是以先进产品设备的实物、软件(图纸、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象,应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析和研究,探索其关键技术,进而开发出同类的先进产品。反求工程的狭义定义是根据实物模型的坐标测量数据,构造实物的数字化模型(C A D模型),使得能利用CAD/CAM,RPM,PDM及CIMS等先进技术对其进行处理或管理。反求工程包括形状反求、材料反求和工艺反求等,目前形状反求具有更加重要的地位和作用。

反求工程的着眼点在于对原有实物进行修改和再设计,而后制造出新的产品。这不仅避免了“侵权”的法律问题,而且满足于现代社会的实际需要。在企业竞争中,利用反求工程开发实物情报中的隐含信息对企业是非常有利的。在激烈的国际竞争中,要迅速及时地掌握国外大量的先进技术,了解竞争对手的现状和动向,除了进行技术间谍活动外,正常途径便是借助于反求工程。

也许有人会说:“反求工程就是仿形、克隆或仿制,就是依葫芦画瓢。”实际上,反求工程的应用目的并不在于简单的仿形、克隆或仿制他人产品。因为仿形、克隆或仿制不需要建立几何模型,是产品到产品的模拟过程,而反求工程需要建立几何模型。反求工程并不限于样件复制,它的最终目标是在获得实物基本数据的条件下,对数据进行必要的处理,对模型进行分析、修改等。反求工程获得的不仅仅是实物具象的数字描述,更重要的是获得了从数据中抽象计算出来的几何特征和特征属性(参数、坐标等),这种特征的描述具有语义,并可以进行语义运算和其他语义操作,从而实现了和概念设计的接口。

反求工程的关键技术包括数据采集、数据预处理、曲面重构、再设计及快速成型等,其流程图如图2所示。

三、反求工程的常用数据采集方法

数据采集是反求工程的第一步也是非常重要的一步。数据采集的常用方法分为接触式测量、非接触式测量以及接触式与非接触式测量的集成。坐标数据采集的分类如图3所示。

1. 接触式测量方法是通过传感测量头与样件的

接触而记录样件表面的坐标位置,接触式测量方法有三坐标测量机和机械手两种。接触式测量方法的技术比较成熟,突出的优点是可以达到很高的测量精度(±0.5μm),另外对样件的材质、色泽无特殊要求,还可以人工对样件进行测量规划以减小数据处理的难度和工作量。缺点是测量效率低,不适宜测量具有复杂内部型腔、特征几何尺寸少及特征曲面较多的样件模型。

2. 非接触式测量方法主要是基于光学、声学及磁

学等领域中的基本原理,将一定的物理模拟量通过一定的算法转化为样件表面的坐标点。非接触式测量方法有光学测量、声学测量、磁学测量和自动断层扫描4种。它的测量速度快,发放便捷,但有受测量对象限制、后处理要求高的特点。

3. FARO ScanArm便携式七轴接触/非接触式三坐

标激光扫描测量系统,与其他激光扫描系统不同,扫描臂的硬探头和3D激光扫描头能交替进行数字化处理而无需拆下任何部件。用户可以用扫描臂的硬探头采集简单点变化。然后将需要较大量数据的(每秒13000个点以上)区域进行数字化处理就可输出数据—不用浪费添加或拆除附件的时间,也不用解开电缆系统,或使用单独的三坐标测量机。激光扫描测量臂上没有其他附件,外接电源,或电缆影响扫描臂的无限旋转能力,所以用户可以最大限度地进行数据处理,得到最高的精度并提高效率,相比其他复杂的测量方法而言有效得多。扫描臂甚至还有“自动材料处理”特点,它可以对物体表面进行取样,然后调整扫描臂的设置以确保最有效的扫描。

数据预处理是反求工程中的关键内容,包括数据拼合、数据光滑、数据简化、数据修复和数据分块。曲面重构是反求工程中最重要、最复杂的一个环节。实物模型或样件的曲面重构完成后,进入到再设计及快速成型环节。再设计中的创新设计是反求工程的灵魂。充分利用设计者的工程设计经验、知识,把正向设计与反求工程有机结合起来进行优化再设计,是达到反求工程的最终目的的必然要求。

四、反求工程在快速成型技术中应用的意义

快速成型技术(Rapid Prototyping,简称RP)的加工过程,实质上就是在Z轴方向的层面叠加过程。快速成型加工从三维实体模型入手,经过适当地处理(三角形化、切片、光滑、网格划分等),最终得到每一层面的加工数据。因此获得产品的三维实体模型是RP技术中的关键问题之一。对于大多数产品来说,可以用通用的CAD软件(如UG,Pro/E等)设计出它的三维模型。但用C A D软件绘制一个复杂的零件模型,是相当费时费力的工作。而且有时企业提供的往往是实物,需要由实物制造模具或在它的基础上作设计方面的改进。反求工程技术提供了由实物直接获得三维CAD模型的途径。用反求工程技术比利用CAD软件绘制要快得多,一般较复杂的中小零件,几个小时甚至几十分钟即可完成,而用C A D软件绘制往往需要数天才能完成,同时也大大降低了对工作人员技术水平的要求。

五、结束语

反求工程与快速成型技术的结合应用,可以快速响应市场需求的变化,为快速成型和快速模具技术的发展开辟新的领域。

摘要：本文阐述了反求工程与正向工程的区别,反求工程的基本概念、常用数据采集方法,以及反求工程在快速成型技术中应用的意义。反求工程与快速成型技术的结合应用,可以快速响应市场需求的变化,为快速成型和快速模具技术的发展开辟新的领域。

关键词：反求工程,快速成型技术,数据采集方法

参考文献

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[2]孙志学.基于反求工程的产品设计[J].陕西理工学院学报,2006,22(2):7～9

[3]巫恒兵.快速成型技术在逆向工程中的应用[J].农业装备技术,2007,33(6):28～31

[4]程俊廷,张树林,韩明,等.反求工程在快速成型中的应用[J].精密制造与自动化,2003,1:20～22

快速成型技术 篇10

一、快速成型技术的相关特点分析

对快速成型技术的特点进行归纳汇总, 主要表现为以下几个方面:

一是速度快, 即从规划到生产的时间短, 对新品的管理域开发相当适用;

二是柔性高, 即改变CAD模型并对设置参数重新调整, 便可将不同形状的模型生产;

三是选材广, 除了塑料树脂类之外, 还可以选择陶瓷材料、金属、复合材料、纸类与石蜡类材料进行制模;

四是设计制造一体化且高度技术集成, 包括了机械控制、材料控制、激光、计算机、计算机技术、综合数据、数控技术等;

五是自由成形制造, 即零件形状无特殊限制和不受复杂零件形状限制;

六是加工制造快速, 将新品研制周期与成本大大缩减, 同时加工具有自动化、浪费少、噪声小及其振动小的特点;

七是原型的互换性及其复制性高;

八是产品的复杂程度不影响加工成本和周期;

九是制造原型的形状不影响制造工艺。

二、模具制造中快速成型技术的应用

一般涉及间接制模和直接制模两种模具制造方法, 而要想实现快速制模, 就必须保证快速原型具有较高的尺寸精度, 然而受成型工艺及其材质等因素的影响, 使得直接制模法较为少用。目前在产品生产中应用较多的快速成型制模技术主要包括了以下几种:

一是电弧喷涂快速制模, 即依据原型模样充分雾化熔化的金属, 之后将其向样模表面喷射, 且控制一定的速度, 促进模具型腔表面的形成, 之后将复合材料背衬充填, 支撑选择的材料为硅橡胶或环氧树脂, 分离壳与原型, 将精密模具获得, 再将冷却系统和浇注系统等加入, 与模架一同制作注射模具。该手段具有周期短、工艺简单、模具尺寸精度高的特点。

二是硅胶-陶瓷型橡胶模制模, 即将精密陶瓷型通过涂层转移获得, 并将黑色金属或铸铝浇铸。通常快速精密铸造的方式较多, 主要是通过立体光刻工艺将零件膜具半中空原型获得, 之后挂浆于原型外表面, 将一定粒度与厚度的陶瓷层获得, 并在原型外面紧紧包裹, 之后再将其置入高温炉将半中空原型烧掉, 并将中空的陶瓷型壳获得。将该方法在精密铸造中应用, 还有以机加工的形式对浇铸后的金属模做处理, 使其尺寸精度与表面质量符合相关要求。该手段将铸造原型的精度大大提高, 同时也将制造速度加快。

三是硅橡胶制模, 该快速模具制造法的应用具有广泛性, 受硅橡胶模弹性好、柔性好等因素的影响, 使得在制造深凹槽类、花纹精细、结构复杂零件的时候该手段得到了广泛应用, 并且还具有制件质量高与制作周期短的特点。受零件尺寸、形状的影响, 在硅橡胶模具强度要求上具有显著差异, 因此制模方法也随之发生转变。通常情况下, 硅橡胶模具具有收缩率、强度极低、仿真性好的特点, 因此多用于弹性模具的制造, 并且不受温度、设备及其特殊技术的制约。除此之外, 硅橡胶模具还能够接受粗劣操作和重复使用, 使批量生产产品和制件原型的精密公差得以保持, 并将形状复杂的零件直接加工, 在工序上免去了打磨和铣削, 且容易脱模, 将产品试制周期缩短, 并且也方便进行模具修改。最后基于该材料的弹性优势, 使得在凸凹部分浇注成型后也能够轻松取出。

四是树脂型复合模具制模, 该手段的基体材料是有机或无机复合材料与液态环氧树脂, 之后依据原型进行模具浇注。在工艺流程上包括了原型制作、处理表面、设计表面、模框制作、分型面设计、刷脱模剂于原型分型面和表面、胶衣树脂、凹模浇注。在以上步骤完成后将其倒置, 并将脱模剂和胶衣树脂均匀涂于原型分型面及表面, 之后将模具分开。将模具于常温下浇注, 基本固化定型仅需1~2天, 之后分模处理。

三、汽车与航空航天工业领域快速成型制模技术的应用

1) 汽车工业中的应用。将该技术用于汽车制造业能够满足表面质量高、形状复杂、尺寸大、材料薄的要求, 同时获得模具具有经济耐用、表面质量好、模具精度高的特点, 除此之外还能够进行批量生产, 目前主要应用汽车内部部件的制作, 如气缸盖或者是发动机等。

2) 航空航天工业中的应用。制造火箭发动机泵样机零部件的时候采用快速成型制模技术要显著优于传统的硬加工法, 无论是在制造成本还是制造时间上都要明显占优势, 相关数据调查显示, 采用快速成型制模技术制模的成本仅为传统手段的1/4, 而试验全期也有小缩减1/3。

四、结语

通过以上探讨我们了解到在新产品开发中模具开发周期起到了严重影响作用, 因此要想将新产品的开发成本降低, 开发周期缩短, 就必须将模具的成本有效控制并降低, 因此就必须充分借助快速成型技术进行制模, 并且在充分考虑模具原型材料的基础上将电弧喷涂快速制模、硅胶-陶瓷型橡胶模制模、硅橡胶制模及其树脂型复合模具制模手段合理的选择应用。

参考文献

[1]闫玉蕾.快速成型技术在模具设计与制造中的应用[J].职教研究, 2014, 01:58-62.

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