先进制造工艺.ppt

件
LOM成型技术的特点：
成形速度快（如激光成型速度达650mm/s）；
成型件强度高（如有的片材厚度0.08～0.15mm）， 有的纸制产品与木模强度相近，可进行钻削等 机加工；
成型过程较简单，成本低；
不需要支撑，可成型大型零件；
无污染，适宜办公室环境使用；
主要用于快速制造新产品样件、模型或铸造用 木模。
它可以在无需准备任何模具、刀具和工装夹具的情况下， 直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样 件、模具或模型。
（3） 基本原理
任何三维零件都可以看作是许多二维平面沿某一坐标 方向叠加而成的。（离散——堆积）
RPM技术的基本原理：
利用CAD软件，设计出产品的三维数据模型或实体模 型； 利用切片软件，将CAD模型离散化，即沿某一方向分 层切片，分割成许多层面，获得各层面的轮廓数据； 在计算机分层信息的控制下，通过一定的手段和设备， 顺序加工出各层面的实体轮廓形状； 通过熔合、粘结等手段，使获得的各实体层面逐层堆积 成一体，从而快速制造出所要求形状的零部件或模型。
SLA技术的局限性：
成形过程中有时需要支撑； 树脂收缩易导致零件精度下降； 光敏树脂有一定的毒性，不符合绿色制造要求。
应用举例：
（二）分层实体制造（ LOM—Laminated Object
Manufacturing ） LOM是通过激光逐层剪切薄纸等片材制造零件层轮
廓的一种快速原型制造技术。 成形介质：箔材（陶瓷箔、金属箔等）、纸、塑料膜等片材
（2）内涵
快速原型制造技术（Rapid Prototype Manufacturing， RPM）：又称为快速成型技术，是由CAD模型直接驱动、 快速制造任意形状三维实体的技术总称。
快速原型制造技术综合利用了CAD技术、数控技术、材 料科学、机械工程、激光技术等先进技术，能够快速实现 从零件设计到三维实体制造的过程。
即采用“分层制造，逐层叠加”的“增长法”成型工艺
3D CAD设计
数据格式转换
切片分层
快速原型成品
层加工
（4）RPM技术的步骤
快速原型制造技术可归纳为以下三个过程：
前处理过程：包括工件三维模型的建立、STL文件的转换、 成形方向的选择及三维模型的切片分层处理。
分层叠加成形过程：是快速成型技术的核心，包括成型材 料、物理原理及设备的选择；模型各层面轮廓的制作与叠 合。
1. 快速原型制造技术概述
（1）产生背景
传统的成形方法 去除成形（切削、磨削、电火花加工、激光加工，等） 受迫成形（铸造、锻压、注塑成型、粉末冶金，等）
生产的发展对产品成形提出了新的要求 新产品开发速度：快速响应市场 制造技术的柔性：适应产品的多品种、小批量
CAD技术、数控技术、材料科学、激光技术等的发展为新的制造技 术的产生奠定了基础 20世纪80年代后期产生了快速原型制造技术，最早出现于美国，并 迅速扩展到日本及欧洲，成为近20年来制造技术领域的一项重大突 破。
成形手段：激光剪切薄片材料获得层面轮廓，将获得的层片 通过热粘结逐层粘接成三维实体。
成形机组成：计算机数控系统、材料存储及送进机构、激光 切割系统、热粘结机构、可升降工作台等。
LOM工艺原理图
原材料
热压辊
新一层材料
工件 叠加新一层材料
热粘压材料层 激光束
工作台下降
激光切割
LOM成型过程
废料 片材
目前国内外几种典型的商品化RPM技术主要有：
立体印刷（SLA） 分层实体制造（LOM） 选择性激光烧结（SLS） 熔融沉积成型（FDM）
（一）立体印刷成型（Stereo Lithography Apparatus，
SLA）
SLA是最早出现的一种快速成型技术，是目前RPM领 域中研究最多、技术最成熟的方法。 成形介质：液态光固化树脂（光敏树脂），如环氧树脂、丙 烯酸树脂等。
应用举例——LOM技术快速成型铸造木模：
应用举例——LOM技术快速成型塑料制品：
（三）选择性激光烧结（ SLS—Selective Laser
Sintering ）
SLS是通过激光烧结粉末材料成形零件层面轮廓的 快速原型制造技术。
成形介质：尼龙粉、蜡粉、塑料粉、陶瓷粉、金属粉等粉末 材料，粒径一般为50～125微米。
现代制造技术
先进制造工艺
主要内容
发展现状
特种加工技术 快速原型制造技术 超高速超精密加工技术
快速原型制造技术主要内容
快速原型制造技术概述 几种典型快速原型制造技术
立体印刷（SLA） 分层实体制造（LOM） 选择性激光烧结（SLS） 熔融沉积成型（FDM）
快速原型制造技术的特点及应用 快速原型制造技术的发展趋势
成形手段：利用一定剂量的紫外激光照射液态光固化树脂， 使树脂发生聚合反应，迅速固化成型各层面。
成形机组成：液槽、可升降工作台、激光器、扫描系统、计 算机数控系统
SLA工艺原理图
升降工作台
SLA 成型过程
SLA技术的特点：
成型速度较快； 成型精度较高，目前可达±0.1mm； 成型制件的性能相当于工程塑料或蜡模； 主要用来制作高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模 型。
后处理过程：工件的剥离、固化、修补、打磨、抛光、表 面强化处理等。
CAD模型转换为STL格式： 即以三角网络的形式逼近工 件曲面与轮廓
2. 几种典型快速原型制造技术
现有的RPM工艺有30多种，根据采用材料及对材料处理 方式的不同，可归纳为5类：即选择性液体固化、选择性 层片粘接、选择性粉末熔结、挤压成形、喷墨印刷。
成形手段：在计算机控制下，利用激光束对粉末材料有选择 地进行直接或间接烧结，被烧结部分的粉末熔结在一起 形成层面，各层面相互熔结形成零件实体。
成形机组成：计算机控制系统、可升降工作台、供粉箱、铺 料辊、激光器等。
SLS工艺原理图
扫描 镜
平整辊
激光束
升降工 作台
SLS成型过程
粉料供给
烧结用 激光束
成型实体
松散粉料
升降工作台
SLS成型后的制件
SLS扫描路线举例：
起始点
起始点
起始点
SLS技术的成型特点：
粉末具有自支撑作用，不需要另外的支撑，可成形结构 复杂的零件； 材料广泛，不仅能成形塑料材料，而且还能直接成型金 属和陶瓷零件； 主要用来制作塑料件、金属件、铸造用蜡模、样件或模 型。