快速制造技术应用1123(简版)PPT课件
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先进制造技术的知识及其应用.ppt
3.工艺1机1.4器人工的业分机类器人
按系统功能分类： 专用机器人、通用机器人、示教再现机器人、智能机器人
按结构形式分类： 直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人、关节机器人。
按驱动方式分类：气压传动机器人、液压传动机器人、电力传动 机器人。
按承担工作任务性质可分为：搬运机器人和作业机器人。
虽然工业机器人品种繁多，但从设计与使用角度出发，工业机器 人的主要技术性能参数包括：运动自由度、工作空间、工作负荷、 运动速度、位置精度。
11.4 工业机器人
11.4.2 工业机器人的应用 工业机器人的最初应用主要是对人体有危险或危害的
操作环境。 今天，在现代制造业中，利用机器人能扩大机械制造
系统的功能和范围，以及提高自动化程度，是实现柔性 自动化的基本设备。
机 床 本 体
置
检测反馈装置
图11-2 数控机床的基本组成
11.1 数控加工技术
11.1.3 数控机床的分类
数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就 有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：
按工艺用途分类 切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、 加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。 成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。 特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激 光加工机等。 其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。
11.1 数控加工技术
– 全闭环数控系统
• 全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直 接对运动部件的实际位置进行检测。
CNC 插补 指令
位置控制单元 + -
位置控制调节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
机械执行部件
快速制造技术及其应用共66页文档
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
快速制造技术及其应用
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
快速制造技术
实例7：大尺寸零件反求测量
指标 设备
FARO P12-7关节便 携式测量系统
测量范围 （m） 3.7
单点球测试重 单点锥测试重 复精度（mm） 复精度 （mm） ±0.064 ±0.073
激光扫描头扫 描精度 （mm） ±0.05
注：采用转站蛙跳球标定模板，测量范围可以无限扩展， 非常适合于大型风力叶片，汽车外形的三维数字化测量。
CCD测量范 围（mm） 400×600×3 00
单帧测量精度 （mm） ±0.02/100
整体测量精度 0.1mm/M
备注 能获取零件的 内部结构数据
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快速制造技术
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快速制造技术
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快速制造技术 数字近景工业三维摄影(面扫描）测量系统的测量相对精度可达到 1/100000，适合于大型曲面模具、艺术模型、面板、天线及部件的检测。 主要应用领域包括：航空航天、大型天线、汽车制造、造船及其它工业 测量领域。
快速制造技术及其应用
（产品数字化快速开发技术与应用）
快速制造技术
主 要 内 容
快速制造技术 逆向工程（反求工程）及其应用 激光快速成型技术及其应用 快速模具制造技术及其应用
11:40:38
2
快速制造技术
一、快速制造技术
1. 2.
快速制造(RM--Rapid Manufacturing) 是基于离散- 堆 积成形原理的先进制造技术的总称。 基本定义：“由产品的三维CAD 模型数据直接驱动，组 装(堆积) 材料单元而制造出任意复杂且具有使用功能的 零件的科学技术。”
激 光 器 扫 描 镜
激 光 束 铺粉 装置 零件
Z轴 升降台
《快速制造技术及应用》课件 第七章
24 Chp3 服务内容
1．粉末材 料
成形材料除了填料和黏结剂两个主体部分，还需要加入一 些粉末助剂调节其性能，可加入一些固体润滑剂增加粉末滚动 性，如氧化铝粉末、可溶性淀粉、滑石粉等，有利于铺粉层均 匀；加入二氧化硅等密度大且粒径小的颗粒增加粉末密度，减 小孔隙率，防止打印过程中黏结剂过分渗透；加入卵磷脂减少 打印过程中小颗粒的飞扬以及保持打印形状的稳定性等。另外， 为防止粉末由于粒径过小而团聚，需采用相应方法对粉末进行 分散。
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快速制造技术及应用
2
第1章 快速制造技术入门
第3章 基于固化快速成形
的运动，以供应支架材料。左右送粉缸运动选用光杠—丝杠传动
传动。
16 Chp3 服务内容
1．3DP 打印机机 械运动机
构
三维快速成形技术不同，所使用的成形设备略有不同。3DP 打印机外形上与普通的打印机区别不大，设备有左、右两个供粉 缸。如果工作从左供粉缸开始，左供粉缸内的粉末材料通过铺粉 锟均匀分布到工作平台的金属盘上，这时铺粉锟运动到右侧的供 粉缸位置，粉末平铺后，由打印头按轮廓逐层喷出液体黏结剂进 行黏结，工作台降低一个层厚的距离。然后右边成形缸内的粉末 材料通过铺粉锟均匀分布到工作平台金属盘上前一层成形层上， 铺粉锟回到到左侧供粉缸位置，依次重叠循环，直到制作完成。
图7-3 3DP技术成形原理
3DP技术不但可以制作出 内部空心的零件，而且还能制 作出各种形状复杂、要求精细 的零件。同时，3DP技术将原 本只能在成形车间才能进行的 工艺搬到了普通办公室，使其 应用更加广泛。
《快速模具制造技术》PPT课件
技
术
快速模具制造技术
(一) 硅橡胶快速制模的若干问题
硅 3、型框形状
橡
一般：方形、正方形
胶
特殊：按原型形状搭建型框（随形型框）
快
速 4、浇道的位置和方向
制
避免大面积平面形状置于型腔最高位置
模
技
术
快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
硅 橡 传统的快速硅橡胶模具制造过程中存在相当严重的硅橡胶
浪费现象
胶 快 速 制 模 技 术
快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
硅
橡
胶
快
速 制 a. 安放原型贴橡皮泥或黏土。对原型进行必要的清理和
处理后放置在平板上固定好，制作并固定模框，在原
模
型表面贴橡皮泥或黏土层。
技 b. 浇石膏背衬。将配好的石膏浆浇注到模框中。
术
快速模具制造技术
(一) 经济型硅橡胶快速制模工艺方法
电弧喷涂设备
CMD-AS1620型电弧喷涂设备
电弧喷涂枪 控制箱 电源 送丝装置 压缩空气系统
快速模具制造技术
(二) 电 弧 喷 涂 快 速 制 模 技 术
电弧喷涂材料
(1)锌及锌合金 锌: 在大气或水中具有良好的耐腐蚀性，对钢铁基材具有
电化学保护作用。而在酸、碱、盐中不耐腐蚀。 在锌中加入铝可以提高喷涂后的耐腐蚀性能。
在铝及铝合金中加入稀土元素不仅可以提高涂层的结合 强度而且可以降低孔隙率。
铝还可用作耐热喷涂层。铝在高温作用下，能在铁基体 上扩散，与铁发生作用生成抗高温氧化的Fe3Al，从而 提高钢材的耐热性。
(一)
硅
橡
胶
快
先进制造技术——快速成型技术-PPT
国内的清华大学与北京殷华公司较早地进行了FDM 工艺商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备 MEM250等。
FDM 原理 图
二、特点
优点：
1、采用热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简 单，且使用无毒的原材料，设备可安装在办公环境中。
2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 4、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔 等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形 小。 6、原材料利用率高。 7、支撑去除简单。
快速成形技术
概述：
快速成形技术（Rapid Prototyping，简称RP）20世 纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、 数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研 制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重 大突破。影响力与数控技术相当。
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末） 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积 成形。
SLS原理图
工作台上均匀铺上一 层很薄（0.1~0.2mm） 的粉末，激光束在计算 机的控制下按照零件分 层轮廓有选择性地进行 烧结，一层完成后再进 行下一层烧结。全部烧 结完成后去掉多余的粉 末，再进行打磨、烘干 等处理便获得零件。
又称熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热融化， 通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运动，挤出的材料迅速固化并与周围 材料粘结，层层堆积而成。
主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基 于数字成像技术的三维实体模型制造。
FDM工艺由美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制 成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。1993 年开发第一台FDM1650机型后，先后推出FDM2000、 FDM3000、FDM8000等。
FDM 原理 图
二、特点
优点：
1、采用热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简 单，且使用无毒的原材料，设备可安装在办公环境中。
2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 4、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔 等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形 小。 6、原材料利用率高。 7、支撑去除简单。
快速成形技术
概述：
快速成形技术（Rapid Prototyping，简称RP）20世 纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、 数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研 制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重 大突破。影响力与数控技术相当。
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末） 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积 成形。
SLS原理图
工作台上均匀铺上一 层很薄（0.1~0.2mm） 的粉末，激光束在计算 机的控制下按照零件分 层轮廓有选择性地进行 烧结，一层完成后再进 行下一层烧结。全部烧 结完成后去掉多余的粉 末，再进行打磨、烘干 等处理便获得零件。
又称熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热融化， 通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运动，挤出的材料迅速固化并与周围 材料粘结，层层堆积而成。
主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基 于数字成像技术的三维实体模型制造。
FDM工艺由美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制 成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。1993 年开发第一台FDM1650机型后，先后推出FDM2000、 FDM3000、FDM8000等。
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很显然，流程比以往大大缩短，基中最本质的区别就在于可以完 全避免设计及制造模具。砂芯精度可达±0.3mm。砂芯成型速度 最快可达1升/小时。并且任意复杂形状的砂芯均可一次成型。
快速成型技术用于发动机铸件的开发，避免了模具加工，消除了 发动机铸件研发的重要瓶颈。节约90%的开发时间，节省70%的 研发费用。德国一般V6发动机全套铸件的制造周期已缩短至3周。
Data Manipulation in Software
Materialise Software
Model Built in SLA 250
Physical Model
Import into Software
（1）牙齿种植引导
பைடு நூலகம்
牙齿种植模拟
Implant simulation SurgiGuides
（5）各类产品外观和结构评价
运动器材
玩具
（6）产品研发中的CAE校核和测试
流体分析
CART3D
飞行器预研
CFX
精确/快速
流体分析
机械分析
LinFlow
颤振分析
AutoReaGas
气体燃爆
飞行器风洞模拟和测试
叶轮流量测试
产品跌落试验
3、生物医学领域
生物医学领域
Medical Modeling Process
1）．国内传统发动机铸件开发流程：
复杂砂芯分割成几块甚至几十块小砂 芯，然后设计制造相同数量的模具， 拼接而成的砂芯整体精度差。
发动机铸件 三维CAD
砂芯 设计
砂芯 分割
砂芯模 具设计
砂芯模 具加工
砂芯 模注
砂芯 拼接
铸造
发动机铸件 三维CAD
砂芯 设计
EOS S 砂 芯快速成
型
铸造
2）．砂芯快速成型发动机铸件开发流程
(4)大型模具制造和微型制造。
提问与解答环节
Questions And Answers
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
快速制造技术应用
1、RP 应用领域
RP 技术应用分布区域
2、RP技术在产品研发中的应用
验证产品开发设计的美观性、准确性、人机关系等，提供审 查、鉴定、产品展示及看样等多方面的用途
（1）校核装配产品正确性
；
SLA大型汽车仪表板
（2）快速模具的应用
快速模具的应用之一 硅胶模真空注射母模
原型
定制灯具
Exclusive 3D printed lamp shades
(1)开发新型材料。材料是快速成型技术的关键，复 合材料、纳米材料、非均质材料、活性生物材料。
(2)开发功能强大标准化的成型软件和经济稳定的快 速成型系统，提高快速成型的成型精度和表面质量。
(3)金属／模具直接成型，即直接制造金属／模具并 应用于生产中。
SimPlant
To get the full picture and plan implants easily in 3 dimensions
（2）外科整形手术
CT Image
3D Visualisation Model
3D image processing Medical models Medical device design Industrial CT
头颅缺损弥补（整形）
Courtesy Dr. Stephen Rouse, Walter Reed Army Medical Center
（4）手术评价和训练
3、艺术品的创造
▪ Direct from CAD to part ▪ Fast process ▪ High freedom of design ▪ Integration of functionality ▪ Material choice and freedom ▪ Decentralised production
硅胶
硅胶模
真空注射成型（数十件）
硅胶模制作过程
制作母模
模型边框描线
放入模具槽
倒入硅胶
真空铸造
切开硅胶模
除去母模
封闭模具
注入塑料
打开硅胶模
整理边线
（3）直接单件小批量制造零件
Bell & Howell 直接制造零件
助听器定制
▪ Collaboration with Siemens & Phonak ▪ More than 2 million produced
（4）消失模精密铸造蜡芯
铸造工艺产品
砂芯快速成型在发动机开发中的应用
发动机铸件 三维CAD
砂芯 设计
砂芯 分割
砂芯模 具设计
砂芯模 具加工
砂芯 模注
砂芯 拼接
铸造
德国Eosint S700 砂芯快速成型设备， 在欧洲及日本发动机研发中得到了广 泛的应用，与传统的发动机铸件开发 模式与砂芯快速成型发动机铸件开发 模式的本质区别。
CT or MRI Scan 3-D Computer Model
Build Preparation
“Slice” and Support Structure Generation
Data from Hospital on Optical Disk or Magnetic Tape.
2-D Cross Sections