1、上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 第6章 快速成形 6.1 概述 快速成形技术又称快速原型制造技术，是 近年来发展起来的一种先进制造技术。它是基于 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。 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 6.2 快速成形技术原理及工艺 一、快速成形技术的原理 成形方式 去除成形：如车、铣、刨、磨 堆积成形：快速成形（简称RP） 受迫成形：锻压 生长成形 RP属于堆积成形，即是运用合并与连接的 方法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆 积起来的成形方法。RP是在计算机控制下完成 的，最大特点是不受成形零件复杂程度的限制 。 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHA

　　2、I UNIVERSITY 图6-4 传统加工与快速成形的区别 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 二、快速成形的工艺流程 (1) 三维模型构造：在PC机或工作站上用CAD软件（ 如UG、Pro/E、I-DEAS等），根据产品要求设计三维模型 ；或将已有产品的二维三视图转换成三维模型；或在逆 向工程中，用测量仪对已有的产品实体进行扫描，得到 数据点云，进行三维重构。 (2) 三维模型的近似处理：对构造好的三维模型进 行近似处理形成STL格式文件（一系列相连的空间三角形 ）。 (3)三维模型的分层(Slicing)处理：将三维模型沿 成形高度方向离散成一系列有序的二维层片，即每隔一 定的间距分一层片，并自动提取截面的轮廓参数。 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY (4) 截面加工：RP系统中的成形头（如激光扫描头 或喷头）由数控系统控制，在x-y平面内按截面轮廓进 行扫描，固化液态树脂（或切割纸，烧结粉末材料， 喷射粘结剂、热熔剂和热熔材料

　　3、），得到一层层截面 。 (5) 截面叠加：每层截面形成之后，下一层材料被 送至已成形的层面上，然后进行后一层的成形，并与 前一层面相粘结，从而将一层层的截面逐步叠合在一 起，最终形成三维产品。 (6) 后处理：成形完毕的工件，进行打磨、涂挂，或 者放进高温炉中烧结，进一步提高其强度。 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 构三维模型 近似处理 Slicing 激光喷头 树脂固化粉末烧结纸切割喷粘结剂 喷热熔材料 三维产品 （原型/零件） 表面处理 前处理 快 速 成 形 后处理 图6-5 快速成形过程 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 6.3 快速成形的主要工艺方法 一、立体光固化SLA SLA 的工作原理如图6-6所示。液槽中盛满液态 光敏树脂，紫外波长的激光束在偏转镜作用下于液面 上按截面轮廓信息扫描，光点经过的地方，受辐射的 液体就固化，每一次平面扫描加工出一个层面，并与 已固化的前一层牢固地粘结起来。如此反复直到整个 产品完成。

　　5、算机控制着激光束按照截面轮 廓的信息，对制件的实心部分所在的粉末进行烧结。 一层完成后，工作台下降 一个层厚，再进行后一层 的铺粉烧结。如此循环，新葡萄娱乐官网 最终形成三维产品。 这种方法适合成形中 、小型零件，能直接制造 蜡模或塑料、陶瓷和金属 产品。 图6-8 SLS成形原理示意图 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 四、熔融沉积成形FDM FDM的工作原理如图6-9所示。三维喷头带着熔融 的热塑性丝材（如塑料丝）在计算机控制下，根据截面轮 廓进行选择性地涂覆，快速冷却后形成一层截面。一层 完成后，工作台 下降一层厚度， 再进行后一层的 覆涂，如此循环 直至形成完整的 三维产品。 图6-9 FDM 成形原理示意图 此方法适合 成形小塑料件。 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNI

　　6、VERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 6.4 快速成形技术的应用 目前，RP技术在模具、家用电器、汽车、航空航天 、军事装备、材料、工程、玩具、轻工产品、工业造型 、建筑模型、医疗器具、人体器官模型、新葡萄娱乐官网生物材料组织 、考古、电影制作等领域都得到了广泛的应用。 生产研制：通过RP系统制作原型用来验证概念设计、确认设 计、性能测试、制造模具的母模和靠模。 市场调研：把RP制造的原型展示给最终用户和各个部门，广 泛征求意见。以求在新产品投产之前完善设计，生产出适销对路 的产品。 快速制模：用RP技术直接精确地制作模具的型腔和型芯，或 结合精密铸造、粉末烧结、新葡萄娱乐官网电极研磨等技术间接地快速制造模具。 产品使用：可以利用RP制造零件或部件等最终产品。 上海大学机自学院上海大学机自学院 SHANGHAI UNIVERSITYSHANGHAI UNIVERSITY 你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。 你否定我的现在，我决定我的未来！ 你嘲笑我一无所有，不配去爱，我可怜你总 是等待。 你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁 的时代。 梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和 嘲笑， 但那又怎样？ 哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！

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