基于ProE的滚动轴承快速成型

基于Pro/E的滚动轴承快速成型

摘要：本论文主要是设计一体成型的滚动轴承三维模型，设计从产品的结构出发，利用三维绘图软件PRO/E绘制其三维模型，通过快速成型软件Aurora分层并进行实体打印。论文从快速成型技术发展出发，层层深入讲述此技术。最后通过快速成型打印机进行打印。圆满完成了滚动轴承打印的各项工作，主要通过整个设计表明快速成型技术能缩短研制周期。

关键词：PRO/E Aurora 滚动轴承快速成型

引言

快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是20世纪80年代后期起源于日本，并很快在美国发展后商品化，90年代在全球迅速发展起来的一项先进的制造技术，是一种全新概念的制造技术，它被认为是制造领域的一次重大创新，是先进制造技术的前沿。它是继60年代数控技术（NC）之后制造技术领域的又一项重大的突破性进展，是目前先进制造领域研究的热点之一。它的出现引发了制造技术思维方式和生产效率的变革，受到世界许多国家政府、企业界和学术界的高度重视。结合精良生产（Lean Production）、零库存、无废品及并行工程（Concurrent Engineering），亦称同步工程理论，快速成型技术综合了公认产品市场竞争能力高低的五个要素（即：市场的需求性、生产周期、质量保证、价格、服务），能够使企业尽可能快而且大地占领市场，从而获得利润。现今，快速成型技术已在我国正在持续快速地发展，它已经从产品快速研发的工具发展成为产品快速成型的工具[1]。

1.维建模软件的介绍

Pro/ENGINEER（简称Pro/E）软件由美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）开发而成，是机械CAD/CAM应用软件的后起之秀，它采用的是统一的数据库，集三维实体和曲面造型、装配造型、三维工程图、数控加工、有限元分析、机构运动仿真、钣金设计、加工和装配工艺过程设计及模具设计等功能于一体，特别是其全参数化和全相关功能强大的实体造型技术，精确、统一的数据库和能支持所有UNIX平台和Windows95，Windows/NT 平台，使它迅速成为了快速成形技术行业中市场占有率最高的CAD设计软件系统之一。使用该软件创建三维实体模型，能够真实地反映零件的形状，并且系统能够将三维模型转化为工程图，同时还能完成产品的装配。

2.三维建模的概述

三维建模是直接在一个基础三维物体上利用细分子物体（点、线、面）的唯一旋转、缩放来改变原有的三维模型的形状的建模方法。

三维造型则是具有三种层次的简单方法，即线框、曲面和实体，也就是分别

对应于用一维的线，二维的面和三维的体来构造形体的造型方法[2]。

3.滚动轴承的三维建模

为更方便打印出实体，建模设计为一体式的。按照GB/T4459.7-1998《机械制图滚动轴承表示法》及GB/T276-1994的给出的近似画法；要精确绘制需要查询有关轴承的精确数值。本例的轴承代码是6308，内径为40，外径为90，宽为23。Pro/E绘制轴承三维图，再输出其STL文件。

4.快速成型技术的概述

快速成型技术是指在不需要任何刀具、模具以及工装的情况下，由零件的CAD三维模型（数据）直接驱动的迅速而精确地制造任意复杂形状三维物理实体的现代加工技术的总称[3]。相比于图纸和计算机屏幕，它提供的是一个信息更丰富、更直观的实体。快速成型制造是一种以离散/堆积成型原理为理论基础的新型制造方法，其基本过程是：首先将实物进行三维建模，然后将零件的三维实体沿某一坐标轴进行分层处理，得到每层截面的一系列二维截面数据，按特定的成形方法每次只加工一个截面，然后再自动叠加一层成形材料，这一过程反复进行，直到所有的截面加工完毕，最后生成三维实体原型。

5.三维打印实体

Aurora是三维打印/快速成型软件，它输入STL模型，进行分层等处理后输出到三维打印/快速成型系统，可以方便快捷的得到模型原型。Aurora软件功能完备，处理三维模型方便、迅捷、准确，使用特别简单，实现了“一键打印”。

5.1.使用本软件打印模型的流程如下：

5.1.1.打开三维打印机/快速成型系统上的开关，为设备上电；

5.1.2.启动Aurora软件；

5.1.3.启动“初始化”命令，让三维打印机/快速成型系统执行初始化操作；

5.1.4.载入三维模型（STL），调整成型方向，分层，待系统分层结束后载入“辅助支撑”；

5.1.5.启动，打印模型命令；

5.1.

6.设定工作台的高度，在一个合适的高度开始成形；

5.1.7.开始打印模型。如果打印过程中出现异常，可以选择取消打印或暂停打印；

5.1.8.打印完成，工作台下降，取出模型；

5.1.9.待系统温度降到室温后，关机或重新开始制作另外一个模型。

5.2.上料准备

上料前首先要确定一下所用的物料是否潮湿，特别是SUPPORT丝更加容易受潮。假如物料已经受潮，可以在挤出来的料丝中发现部分的气泡存在，而且在加工过程时会出现拉胶的现象，影响到产品的质量。如果确实发现物料已经受潮，需要在烘干处进行烘干处理。然后延料丝轴线的斜45度剪出斜口，将物料导入到机构中进行加热。

5.3.加工结果

经过一段时间的加工，最终获得了轴承装配体，运动自如。

5.4.加工后的处理

加工后往往还是比较粗糙的产品，需要一定的处理，达到一定美观性是十分必要的。首先要分别在构建的表面涂抹专用的材料来填平因为阶梯效应而留下的沟槽，再用比较细腻的砂纸对其表面进行打磨，使其变的光滑。

6.结论

不难看出，基于三维建模的快速成型技术，对于提高我国制造业的快速反应能力，提高设计水平，缩短研制周期，降低生产成本和提高制造柔性，具有十分重要的意义。

参考文献：

[1] 郭戈，颜旭涛，唐果林.快速成型技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 卢清萍.快速原型制造技术[M].北京：高等教育出版社，2001

[3] 冯小军，邱串弘，程毓.快速制造技术[M].北京：机械工业出版社，2004.