模具制造工艺9-2

模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.1快速成型概论9.2.3基于快速成型的快速制模技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.1快速成型概论1.快速成型技术发展历程2.快速成型加工的基本原理与基本过程(1)快速成型加工的基本原理快速成型技术是基于离散/堆积理念来制造零件的，“离散堆积制造”是现代成型学理论中在对成型技术发展进行总结的基础上提出的，表明了模型信息处理过程的离散性，强调了成型物理过程的材料堆积性，体现了快速成型技术的基本成型原理，具有较强的概括性和适应性。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.快速成型加工的基本原理与基本过程(1)快速成型加工的基本原理其工作过程可以分为离散和堆积两个环节：①通过离散获得堆积的路径、限制和方式，②通过堆积将材料“叠加”起来形成三维实体。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.快速成型加工的基本原理与基本过程(1)快速成型加工的基本原理先利用三维设计软件系统进行模型设计，再对模型数据进行按高度方向离散化，即用一系列平行于x-y坐标面的平面截取经过STL转换后三维实体模型，获取各层的几何信息，用各层的层面几何信息来控制成型设备。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.快速成型加工的基本原理与基本过程(1)快速成型加工的基本原理离散过程是数字化过程，先通过3D软件(最常用的为Pro/E、UG、CATIA等软件)进行零件的复杂三维CAD模型设计或通过对已有实体的测量反求（如使用三座标测量仪等），然后将CAD模型进行数据处理，沿某一方向(通常为Z向)将CAD模型离散化，进行平面切片分层，获取各层的几何信息，从而精确控制成型设备。最后由快速成型设备将成型材料逐层堆积，最终成为真实的原型实体。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.快速成型加工的基本原理与基本过程(2)快速成型的基本过程①前处理：包括零件三维模型的构建和近似处理、快速成型方向的选择和三维模型的切片处理。②原型制造：包括模型二维截面轮廓的制作与层层堆积。③后处理：包括原型零件的剥离、后固化、修补、打磨、抛光和表面强化处理等。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3D模型构建STL文件输出STL文件处理CLI文件生成生成NC代码材料层层累积工件去除支撑工件表面处理原型零件前处理原型制造后处理快速成型基本过程模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.快速成型过程中数据信息流的处理三维设计实物反求CAD模型STL文件切片直接切片二维层面数据NC代码原型制造原型制造流程图9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.快速成型过程中数据信息流的处理STL数据格式STL文件实质是一个包含许多三角形小平面数据的文件，其中每个三角形平面都用一个法向量和三个顶点坐标(x，y，z)来描述，这些数据出现在STL文件里的位置都是任意的，而且与CAD系统无关。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.快速成型过程中数据信息流的处理STL数据格式实体实体三角化9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.快速成型过程中数据信息流的处理STL文件的输出方法1）在PRO/Engineerwildfire3.0中输出STL文件实例首先在PRO/E中构建三维零件模型，如下图9-5所示。单击文件菜单，选择保存副本选项，如下图9-6所示在弹出的保存副本对话框中，选择保存类型为STL(*.stl)，如图9-7所示。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术图9-5模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术图9-6模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术图9-7模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.快速成型过程中数据信息流的处理STL文件的输出方法此时将弹出输出STL对话框，如下图9-8所示，在格式栏中可以选择输出格式是二进制或ASCII，在偏差控制栏中设置弦高和角度控制等精度选项。若设定弦高为0，该值会被系统自动设定为可接受的最小值。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术图9-8模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.快速成型过程中数据信息流的处理STL文件的输出方法单击确定按钮，此时将在工作目录中保格式存为STL，此时完成了零件的STL格式转换工作，得到名称为prt0002以STL为后缀名的文件，如图9-9所示。9.2.1快速成型概论模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术图9-9模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术1.光固化成型工艺9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(1)光固化成型工艺的基本原理SLA技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态，SLA工作原理如图9-24所示。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术成型件激光器光固化树脂升降装置刮板光固化成型工艺原理图模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(2)SLA成型设备及材料1.光固化成型工艺a）SLA250型激光快速成型机b）SLA3500型激光快速成型机模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(3)SLA成型设备及材料a）iPro9000型成型机b）iPro8000型成型机模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(3)SLA成型设备及材料图SPS系列成型机模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(3)SLA成型设备及材料图11120光敏树脂模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(3)光固化成型技术的应用1)在制造业中的应用a）汽车零部件手板模型模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(4)光固化成型技术的应用1)在制造业中的应用（b）汽车配件排气系统手板模型模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(4)光固化成型技术的应用1)在制造业中的应用（a）玩具礼品模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(4)光固化成型技术的应用1)在制造业中的应用（a）手板模型模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(4)光固化成型技术的应用1)在制造业中的应用图9-32军事模型SLA快速手板模型模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类(4)光固化成型技术的应用2)在模具设计制造中的应用图9-33简易硅胶模具、快速模具模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术9.2.2快速成型制造技术工艺及分类4.光固化成型技术的应用3)其它领域中的应用图9-34工艺礼品模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术选择性激光烧结技术(SelectiveLaserSintering，SLS)又称激光选区烧结技术，是由美国德州奥斯汀大学分校的C.R.Dechard于1989年研制成功的一种快速成型方法。此后该大学将其SLS专利转让给美国B.F.Goodrich公司投资的DTM公司，从此SLS工艺得到了迅速发展，1992年第一台商品化的SLS设备开始投放市场。(1)选择性激光烧结技术原理模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(1)选择性激光烧结技术原理激光器粉末粉末右送料缸左送料缸送料辊成型件成型缸振镜图9-16SLS工艺原理示意图模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(2)选择性激光烧结设备及材料图9-44EOSINTP730成型机模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(2)选择性激光烧结设备及材料图EOSINTS750成型机模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用1）在塑件零件制造中的应用目前采用SLS技术制造塑料零件主要有以下两种方法：直接制造法：制件利用商业化的高分子粉末材料进行塑料零件制造，制造工艺简单但是材料成本较高。间接制造法：首先利用高分子粉末材料制造中塑料零件的原型件，然后进行后续处理，增加零件强度等指标，例如进行渗如增强树脂等。间接法成本低，但是制造工艺复杂，而且精度难以控制。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用1）在塑件零件制造中的应用图9-19SLS树脂功能件模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用1）在塑件零件制造中的应用图9-20SLS蜡件模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用1）在塑件零件制造中的应用图9-48高分子材料塑件-球中球模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用2）在金属零件及模具制造中的应用目前SLS技术制造金属零件主要方法分为以下两类：间接法烧结:间接法烧结金属粉末实际上是覆膜金属粉末或是金属粉末与有机粘结剂按一定的配比组成的混合物。烧结时熔点低的有机覆膜或粘结剂熔化将金属颗粒粘结起来，形成金属零件的坯体。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用2）在金属零件及模具制造中的应用目前SLS技术制造金属零件主要方法分为以下两类：直接法烧结:SLS直接烧结金属粉末成型是使用金属粉末(粉末中不含有机粘结剂)直接烧结成型出金属零件。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用2）在金属零件及模具制造中的应用图金属零件模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术2.选择性激光烧结技术(3)SLS技术的应用3）在精密铸造中的应用图EOS公司精密铸件模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3熔融沉积快速成型工艺熔融沉积快速成型(FusedDepositionModeling，FDM)是继光固化快速成型和叠层实体快速成型工艺后的另一种应用比较广泛的快速原型制造工艺。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.熔融沉积快速成型工艺1.熔融沉积成型技术原理熔融沉积成型的工作原理是将热熔性材料（ABS、Polycarbonate、蜡等材料）通过加热器熔化，材料先抽成丝状，通过送丝机构送进热熔喷头，在喷头内被加热融化，喷头沿由计算机控制按照零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径挤出并沉积在指定的位置凝固成型，并与周围的材料粘结，当本层堆积完毕，工作台下降一个层厚，喷头再进行下一层的材料堆积，如此往复循环直至完成整个零件制作完毕。模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.熔融沉积快速成型工艺(1)熔融沉积成型技术原理工作台成型件喷头送丝系统丝材熔融沉积制造工艺的基本原理模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术3.熔融沉积快速成型工艺(2)成型设备及材料图uPrint成型机模具制造工艺学主编苏君9.2模具快速成型技术(3)熔融沉积技术的应用概念验证，设计评审性能测试及、装配实验。将FDM技术和传统的模具制造技术结合在一起，快速模具制造技术可以缩短模具的开发周期，提高生产效率。在生物制造领域。根据扫描得到的人体分层截面数据，制造出人体局部组织或器官的模型，可以用于临床医学辅助诊断复杂手术方案的确定。零件设计、工艺品的设计原型，产品发布模型。3.熔融沉积快速成