快速成型件的设计与制作实验报告

快速成型件的设计与制作一、快速成型相关介绍：快速成形技术又称快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，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，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。1.快速成型技术形成背景：(1)随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。(2)制造业为满足日益变化的用户需求，要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。(3)从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础2.快速成型技术原理：快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。3.快速成型技术的特点：(1)制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；(2)原型的复制性、互换性高；(3)制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；(4)加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；(5)高度技术集成，可实现了设计制造一体化。4.快速成型技术的应用：不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前，快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面：(1)在新产品造型设计过程中的应用快速成形技术为工业产品的设计开发人员建立了一种崭新的产品开发模式。运用RP技术能够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型(样件)，这不仅缩短了开发周期，而且降低了开发费用，也使企业在激烈的市场竞争中占有先机。(2)在机械制造领域的应用由于RP技术自身的特点，使得其在机械制造领域内，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周期短。(3)快速模具制造传统的模具生产时间长，成本高。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。(4)在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用RP技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。(5)在文化艺术领域的应用在文化艺术领域，快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。(6)在航空航天技术领域的应用在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用RP技术，根据CAD模型，由RP设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。(7)在家电行业的应用目前，快速成形系统在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。如：广东的美的、华宝、科龙；江苏的春兰、小天鹅；青岛的海尔等，都先后采用快速成形系统来开发新产品，收到了很好的效果。快速成形技术的应用很广泛，可以相信，随着快速成形制造技术的不断成熟和完善，它将会在越来越多的领域得到推广和应用。二、快速成型件的实体造型设计思路及设计过程：本次试验做的是一个人脸面具，通过三维造型软件事先做好面具模型，然后再导入快速成型机内生成试验所需模型。如图：三、快速成型件的实体制作过程：1.先在快速成型机控制面板里给零件模型归零，设置工件工作高度及一些相关参数，如图：2.做成型件基底，根据成型件的需要性质做不同高度的基底。作基地前先要清理试验台，保证试验台清洁。如图：3.加工过程。做完基底之后就可以正式开始加工了，在加工过程中要确保有人在旁边看护，防止加工时纸张位置偏移卡滞影响试验结果，防止机器故障。具体内容如图所示：正常工作状态纸张断裂手动调整：加工完成：四、成型件后处理过程：1.实体加工完成后要人工手动把成型件剥离出来。剥离时要注意剥离刀的走向，尽量层层往下剥，注意成型件的出现位置，防止破坏成型件的完整，注意自身安全。具体过程如图所示：一些细小的地方要特别注意，不要剥上成型件2.给成型件上胶，打砂。上胶时要均匀涂抹，上胶不能太厚影响美观。打砂时要仔细小心，防止破坏成型件的完整。上胶三次，前面两次上胶后腰用砂纸把不平整出细细磨平，最后一次不可再磨，否则影响成型件外观光泽度。具体过程如图所示：打砂上胶3.完成五、结束语：通过本次的快速成型件的设计与制作实验，我学到了不少知识，受益颇多。大致了解并学会了怎样把一个复杂的零件通过快速成型技术加工出来，而且这种成型技术成本低，加工周期短，灵活性高，为以后涉及这方面的涉及加工增长了了解度，便于以后自己对各种产品的设计加工。2011.4.27