模具先進(jìn)制造技術(shù)

1、模具先進(jìn)制造技術(shù)第1頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 模具高速切削技術(shù)的應(yīng)用 模具快速成型技術(shù)的典型方法第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)第2頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 10.1 模具高速切削技術(shù) 高速切削技術(shù)是基于德國(guó)物理學(xué)家Carl Salomon 的切削實(shí)驗(yàn)得到的當(dāng)切削速度增大某一值時(shí)，切削溫度將隨著切削速度的增加而降低這一結(jié)論，找到了降低切削力的物理基礎(chǔ)。通常把切削速度比常規(guī)切削速度高5-10倍以上的切削稱為高速切削。 不同材料高速切削速度范圍：鋁合金為10007000m/min，銅為9005000m/min，鋼為5002000m/min

2、，灰鑄鐵為8003000m/min，鈦合金為1001000m/min，鎳合金為50-500m/min。 不同加工方式高速切削速度范圍：車削為7007000m/min，銑削為2007000m/min，鉆削為1001000m/min，鉸削為20500m/min，拉削為3075m/min，磨削為500010000m/min。與之相對(duì)應(yīng)的進(jìn)給速度一般為225m/min，高的可達(dá)6080m/min。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第3頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 1.高速切削優(yōu)越性 近年來(lái)，由于高速切削加工和常規(guī)切削加工相比，在提高生產(chǎn)率、減少熱變形和切削力以及實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量零件

3、加工方面具有顯著的優(yōu)越性，因此，高速切削加工越來(lái)越引起人們的關(guān)注。 (1)材料切除率高 高速切削加工比常規(guī)切削加工單位時(shí)間材料切除率可提高3-6倍，因而零件加工時(shí)間通?？煽s減到原來(lái)的1/3，從而提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。 (2)切削力低 和常規(guī)切削加工相比，高速切削力至少降低30%，這對(duì)于加工剛性較差的零件來(lái)說(shuō)，可減少加工的變形，提高加工精度。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第4頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 (3)減少熱變形 高速切削加工過(guò)程，95%以上的切削過(guò)程所產(chǎn)生的熱量將被切屑帶離工件，工件集聚熱量極少，零件不會(huì)由于溫度導(dǎo)致翹曲或膨脹變形。 (4)實(shí)現(xiàn)高精度加工 應(yīng)

4、用高主軸轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給速度的高速切削加工，其激振頻率特別高，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出機(jī)床-工件-刀具系統(tǒng)的固有頻率范圍，使加工過(guò)程平穩(wěn)、振動(dòng)較小，可實(shí)現(xiàn)高精度、低粗糙加工。 (5)增加機(jī)床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 高速切削加工由于溫升和單位切削力小，增加了機(jī)床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有利于提高加工精度和表面質(zhì)量。 (6)良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 高速切削加工比常規(guī)切削速度高5-10倍以上，所以生產(chǎn)率較高，相對(duì)常規(guī)切削具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第5頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 2.高速切削的工業(yè)應(yīng)用 在航空工業(yè)部門，現(xiàn)代飛機(jī)都采用整體制造加工技術(shù)，要通過(guò)切削加工出高精度、高質(zhì)量的鋁合金或鈦合

5、金構(gòu)件。美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)的許多飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠已經(jīng)采用高速切削加工來(lái)制造航空零部件產(chǎn)品。英國(guó)EHV公司采用日本松浦公司制造的MC-800VDC-EX4高速切削加工機(jī)床應(yīng)用于加工航空專用鋁合金整體葉輪，該機(jī)床有兩個(gè)主軸，轉(zhuǎn)速40000r/min。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)返回第6頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 10.2 模具快速原型制造技術(shù) 1.快速成形技術(shù)的形成及發(fā)展 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速?？s短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與試制周期，降低開發(fā)費(fèi)用。是每個(gè)制造廠商面臨的迫切問(wèn)題。計(jì)算機(jī)技術(shù)在過(guò)去30年內(nèi)已經(jīng)成為各領(lǐng)域中強(qiáng)有力的工具。計(jì)算機(jī)用于產(chǎn)品

6、設(shè)計(jì)，能顯著提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，但是CAD不能解決制造過(guò)程所面臨的所有問(wèn)題。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成到批量生產(chǎn)階段之間，往往還要制造產(chǎn)品的原型樣品，以便盡早地對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)，這是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，視為“瓶頸”。 直接從計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生三維物體的快速成形技術(shù)，涉及機(jī)械工程、自動(dòng)控制、激光、計(jì)算機(jī)、材料等多個(gè)學(xué)科，是由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)和現(xiàn)代制造技術(shù)迅速發(fā)展的需求應(yīng)運(yùn)而生的。近年來(lái)，該技術(shù)迅速在工業(yè)造型、制造、建筑、藝術(shù)、醫(yī)學(xué)、航空、航天、考古和影視等領(lǐng)域得到良好應(yīng)用。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第7頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 2.快速成形技術(shù)基本原理 快速成型技術(shù)的具體工藝方

7、法有多種，但其基本原理都是一致的。在成形概念上，以材料添加法為基本思想。目標(biāo)是將計(jì)算機(jī)三維CAD模型快速地相對(duì)機(jī)加工而言)轉(zhuǎn)變?yōu)橛删唧w物質(zhì)構(gòu)成的三維實(shí)體原型。其過(guò)程可分為離散和堆積兩個(gè)階段。首先在CAD造型系統(tǒng)中獲得一個(gè)三維CAD模型?；蛲ㄟ^(guò)測(cè)量?jī)x器測(cè)取實(shí)體的形狀尺寸，轉(zhuǎn)化成模型，再對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，沿某一方向進(jìn)行平面“分層”離散化。然后通過(guò)專有的CAM系統(tǒng)(成型機(jī))將成形材料一層層加工，并堆積成原型。其過(guò)程如下圖所示。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第8頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第9頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 在

8、上圖中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD模型的形成與一般CAD過(guò)程無(wú)區(qū)別，其作用是進(jìn)行零件的三維幾何造型。所以要求有較強(qiáng)的實(shí)體造型功能，并且應(yīng)與后續(xù)軟件有良好的接口。常用的硬件環(huán)境為工作站和高檔微型計(jì)算機(jī)。常用的軟件為ProE、Auto CAD、SDRC、Unigraphics、CATA、CADKEY、Compervision、EUCLID等。這些軟件系統(tǒng)能將零件的曲面或?qū)嶓w模型，自動(dòng)轉(zhuǎn)化成易于切片處理的表面三角形模型。 對(duì)于SLA、FDM等成形方法還要考慮在模型中加進(jìn)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由美國(guó)3D系統(tǒng)公司開發(fā)的CAD模型的STL格式被公認(rèn)為目前標(biāo)準(zhǔn)。它是用一系列的空間小平面(三角形面)來(lái)代表物體表面，每個(gè)三角

9、形都用一個(gè)法向(指向零件的內(nèi)部和外部)和三個(gè)頂點(diǎn)來(lái)描述。這樣的三角形的頂點(diǎn)以及它們的法向數(shù)據(jù)匯集在一起，形成描繪三維實(shí)體的STL格式。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第10頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 模型Z向分離(切片)是一個(gè)分層過(guò)程，它將SRL格式的CAD模型，根據(jù)有利于零件堆積制造而優(yōu)選的特殊方位，橫截成一系列具有一定厚度的薄層，得到每一切層的內(nèi)外輪廓等幾何信息，層厚通常為0.050.4mm 。若每層的厚度有變化時(shí)，可采用實(shí)時(shí)切片方式 層面信息處理就是根據(jù)層面幾何信息（層面內(nèi)外輪廓識(shí)別及補(bǔ)償、廢料區(qū)的特性判斷）生成成形機(jī)工作的數(shù)控代碼，以便成形機(jī)的激光頭或噴口對(duì)每一層

10、面進(jìn)行精確加上。層面加工與粘結(jié)即根據(jù)生成的數(shù)控指令，對(duì)當(dāng)前層面進(jìn)行加工，并將加工出的當(dāng)前層與已加工好的零件部分粘合。當(dāng)每一層制造結(jié)束并和上一層粘結(jié)后，零件下降一個(gè)層面，鋪上新的當(dāng)前層材料(新的當(dāng)前層的位置保持不變)，成形機(jī)重新布置，再加工新的一層。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第11頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 如此反復(fù)進(jìn)行直到整個(gè)加工完成，清理掉嵌在加工件中不需要的廢料，即得完整的制件。后處理是對(duì)成形機(jī)完成的制件進(jìn)行必要的處理，如深度固化、修磨、著色、表面噴鍍等，使之達(dá)到原型或零件的性能要求。 3.快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn) 快速成形技術(shù)開辟了不用任何刀具而迅速制作各類

11、零件的途徑，并為用常規(guī)方法不能或難于制造的零件或模型提供了一種新型的制造手段。由于RPM技術(shù)的靈活性和快捷性，它在航天航空、汽車外型設(shè)計(jì)、玩具、電子儀表與家用電器塑料件制造、人體器官制造、建筑美工設(shè)計(jì)、工藝裝飾設(shè)計(jì)制造、模具設(shè)計(jì)制造等技術(shù)領(lǐng)域已展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。國(guó)外運(yùn)用RPM技術(shù)的行業(yè)有：航空航天、汽車及有關(guān)生產(chǎn)、消費(fèi)品、電器及日用品、電子產(chǎn)品、鑄造廠、政府研究中心、醫(yī)療界、重工業(yè)、工模具廠、大學(xué)及理工研究所、原型制作服務(wù)中心產(chǎn)品設(shè)計(jì)。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第12頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 歸納起來(lái)，快速成形技術(shù)有如下應(yīng)用特點(diǎn)： (1)傳統(tǒng)原型制作方法一般采

12、用電腦數(shù)控加工或手工造型，采用RPM技術(shù)能由產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙、CAD數(shù)據(jù)、或由測(cè)量機(jī)測(cè)得的現(xiàn)有產(chǎn)品幾何數(shù)據(jù)，直接制成所描繪模型的塑料件或金屬件，不需要任何模具、NC加工和人工雕刻。 (2)由于快速成形技術(shù)采用將三維形體轉(zhuǎn)化為二維平面分層制造機(jī)理，對(duì)工件的幾何構(gòu)成復(fù)雜性不敏感，因而能制造任意復(fù)雜的零件，充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，尺寸和形狀精度大為提高，不需進(jìn)一步機(jī)加工。 (3)快速制造模具。能借助電鑄、電弧噴涂等技術(shù)，由塑料件制造金屬模具；將快速制作的原型當(dāng)作消失模(也可通過(guò)原型翻制制造消失模的母模，用于批量制作消失模)，進(jìn)行精密鑄造；快速制作高精度的復(fù)雜木模，進(jìn)一步澆鑄金屬件；通過(guò)原型制造石墨電極，然后由

13、石墨電極加工出模具型腔；直接加工出陶瓷型腔進(jìn)行精密鑄造。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第13頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 10.2 模具快速原型制造技術(shù) (4)在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用，通過(guò)原型(物理模型)，設(shè)計(jì)者可以很快地評(píng)估一次設(shè)計(jì)的可行性并充分表達(dá)其構(gòu)思。 外形設(shè)計(jì)，雖然計(jì)算機(jī)CAD造型系統(tǒng)能在屏幕上從各個(gè)方向顯示觀察產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，但無(wú)論如何也比不上由RPM所得的原型的直觀性和可視性，對(duì)復(fù)雜形體尤其如此。制造商可用概念成形的樣件作為產(chǎn)品銷售的市場(chǎng)宣傳工具，即采用RPM原型，可以迅速地讓用戶對(duì)其開發(fā)的新產(chǎn)品進(jìn)行比較評(píng)價(jià)，確定最優(yōu)外觀。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第14頁(yè)，

14、共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 檢驗(yàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量。以模具制造為例，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)幾何造型(CAD)在數(shù)控機(jī)床上開模，這對(duì)昂貴的復(fù)雜模具而言，風(fēng)險(xiǎn)太大，設(shè)計(jì)上的任何不慎，就可能造成不可挽回的損失。利用RPM技術(shù)，可在開模前真正精確地制造出將要注射成形的零件，設(shè)計(jì)上的各種細(xì)微問(wèn)題和錯(cuò)誤都能在模型上一目了然地顯示出來(lái)，大大減少了盲目開模的風(fēng)險(xiǎn)。RPM制造的模型又可正好作為數(shù)控仿形銑床的靠模。 功能檢測(cè)。利用原型快速進(jìn)行不同設(shè)計(jì)的功能測(cè)試，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)汁。如風(fēng)扇等的設(shè)計(jì)，可獲得最佳扇葉曲面、最低噪聲的結(jié)構(gòu)。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第15頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15

15、分，星期四 (5)能根據(jù)有限元分析計(jì)算機(jī)輔助模擬(CAE)的結(jié)果，制作實(shí)體，檢驗(yàn)仿真分析的正確性。在短時(shí)間內(nèi)，用少的費(fèi)用，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行多次修改，制作相應(yīng)的模型驗(yàn)證，使產(chǎn)品達(dá)到完美。 (6)快速成形過(guò)程是高自動(dòng)化，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)進(jìn)行的，操作簡(jiǎn)單，可以做到晝夜無(wú)人看管，一次開機(jī)直至整個(gè)工件加工結(jié)束都可自動(dòng)進(jìn)行。 (7)快速成形技術(shù)的制作過(guò)程不需要工裝模具的投入，其成本只與成形機(jī)的運(yùn)行費(fèi)、材料費(fèi)及操作者工資有關(guān)，與產(chǎn)品的批量無(wú)關(guān)，很適宜于單件、小批量及特殊、新試制品的制造。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第16頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 (8)直接制造復(fù)合材料零件。 (9)快速造型

16、中的反求工程具有廣泛的應(yīng)用。激光三維掃描儀、自動(dòng)斷層掃描儀等多種測(cè)量設(shè)備能迅速高精度地(達(dá)幾個(gè)絲的精度)測(cè)量物體外輪廓或內(nèi)外輪廓并將其轉(zhuǎn)化成CAD模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行RPM加工。應(yīng)用包括： 現(xiàn)有產(chǎn)品的復(fù)制與改進(jìn)，先對(duì)反求而得的RPM模型在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行修改、完善，再用成形機(jī)快速加工出來(lái)； 醫(yī)學(xué)上，將RPM與CT掃描技術(shù)結(jié)合，能快速、精確地制造假肢、人造骨筋、手術(shù)計(jì)劃模型等； 人體頭像立體攝影。數(shù)分鐘內(nèi)即可掃描完畢，由于采用的是極低功率的激光器，對(duì)人體無(wú)任何傷害。正因?yàn)榉辞蠓ê蚏PM的結(jié)合有廣泛的用途，國(guó)外的RPM服務(wù)機(jī)構(gòu)一般都配有激光掃描儀。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第17頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5

17、月20日，6點(diǎn)15分，星期四 如下圖所示，共成于一閉環(huán)系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造程式，它充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)制造體化思想。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第18頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 4.快速成型技術(shù)典型方法 目前各種RPM方法有幾十種，但商品化比較好的主要有SLA、LOM、SLS、FDM、TDP等原理的快速造型系統(tǒng)。 (1)立體光照成形SLA法 SLA采用紫外激光束硬化光敏樹脂生成三維物體，在液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂該樹脂可在紫外光照射下進(jìn)行聚合反應(yīng)，發(fā)生相變，由液態(tài)變成固態(tài)。成形開始時(shí)，工作平臺(tái)置于液面下一個(gè)層高的距離，控制一束能產(chǎn)生紫外線的激光按計(jì)算機(jī)所確定的軌跡

18、，對(duì)液態(tài)樹脂逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域固化，從而形成一個(gè)固態(tài)薄截面，然后升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)下降一層高度，其上復(fù)蓋另一層液態(tài)樹脂，以便進(jìn)行第二層掃描固化，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)模型制造完畢，一般薄截面厚度為0.070.4mm。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第19頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第20頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 模型從樹脂中取出后還要進(jìn)行后固化，工作臺(tái)上升到容器上部，排掉剩余樹脂，從SLA機(jī)取走工作臺(tái)和工件，用溶劑清除多余樹脂，然后將工件放人后固化裝置，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間紫外曝光后，工件完全固

19、化。固化時(shí)間依零件的幾何形狀、尺寸和樹脂特性而定，大多數(shù)零件的固化時(shí)間不小于30min。從工作臺(tái)上取下工件，去掉支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)行打光、電鍍、噴漆或著色即成。 SLA是第一種投入商業(yè)應(yīng)用的RPM技術(shù)，全球最早和規(guī)模最大的RPM公司美國(guó)3D系統(tǒng)公司，在19881990年，當(dāng)其它RPM技術(shù)尚未達(dá)到商品化程度時(shí)，就銷售了SLA設(shè)備254臺(tái)。1994年底，全球共銷售SLA設(shè)備595臺(tái)，其中3D系統(tǒng)占RPM設(shè)備的67，1996年占52。其特點(diǎn)是技術(shù)日臻成熟，能制造精細(xì)的零件，表面質(zhì)量好，可直接制造塑料件，制件為透明體。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第21頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四

20、不足之處有： (1)SLA設(shè)備昂貴，例如一種工作臺(tái)面較小的SLA250系統(tǒng)就高達(dá)30萬(wàn)美元以上，加之所采用的紫外激光管每支數(shù)萬(wàn)美元，而使用壽命僅1000多小時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用很高，一般用戶特別是國(guó)內(nèi)企業(yè)難以承受； (2)造型用光敏樹脂每公斤約l00美元左右，所加工制件成本高，同時(shí)光敏樹脂還有一定毒性，需采取防污染措施； (3)分層固化過(guò)程中，處于液態(tài)樹脂中的固化層因漂浮易錯(cuò)位，須設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)與原型制件一道固化，前期軟件工作量大； (4)由于激光固化液態(tài)光敏樹脂過(guò)程中，材料發(fā)生相變，不可避免地使聚合物收縮產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，從而引起制件翹曲和其它變形； (5)成形材料一般是丙烯酸脂或環(huán)氧樹脂等熱固性光敏樹脂

21、，不能反復(fù)加熱熔化。 3D系統(tǒng)公司是RPM設(shè)備開發(fā)的龍頭，它最新推出SLA一50040的制作速度比SLA50030快45。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第22頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 在SLA的基礎(chǔ)上又產(chǎn)生了以色列的Cubital 公司的Solider系統(tǒng)。該法成形每一層時(shí)要經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟。它也要用液態(tài)樹脂成形。預(yù)先制好一系列的模板。模板可以重復(fù)利用。模板中的透明部分就是模型被切片后的截面形狀。紫外光透過(guò)透明部分，使樹脂固化。清除沒有固化的部分，以蠟填充(蠟起支撐作用)。然后將二者銑成同一厚度，作為下一層的加工平臺(tái)。如此疊加完畢后，原型嵌在蠟塊中。熔掉蠟后剩下的就是原型

22、。 SOLIDER系統(tǒng)特點(diǎn)適于制造大型的原型。用4kw的燈照射比激光要快得多。SOLIDER 5600型成形機(jī)的加工尺寸為500mm350mm500mm。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第23頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第24頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 (2)分層物體制造LOM法 物體分層制造技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的又一種快速造形技術(shù)，它是通過(guò)對(duì)原料紙進(jìn)行層合與激光切割來(lái)形成零件。如下圖所示。LOM工藝先將單面涂有熱熔膠的膠紙帶通過(guò)加熱輥加熱加壓，與先前已形成的實(shí)體粘結(jié)(層合)在一起。此時(shí)位于其上方的激光器按照分層CAD

23、模型所獲得的數(shù)據(jù)，將一層紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓。輪廓以外不需要的區(qū)域，則用激光切割成小方塊(廢料)，它們?cè)诔尚芜^(guò)程中可以起支撐和固定作用。 第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第25頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第26頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 該層切割完后，工作臺(tái)下降一個(gè)紙厚的高度，然后新的一層紙?jiān)倨戒佋趧偝尚蔚拿嫔?，通過(guò)熱壓裝置將它與下面已切割層粘合在一起，激光束再次進(jìn)行切割。膠紙片的一般厚度為0.070.15mm。由于UM工藝無(wú)需激光掃描整個(gè)模型截面，只要切出內(nèi)外輪廓即可，所以制模的時(shí)間取決于零件的尺寸和復(fù)雜程度，成

24、形速率比較高，制成模型后用聚氨酪噴涂后即可使用。 LOM是80年代末才開始研究的一種RPM技術(shù)，商品化設(shè)備于1991年問(wèn)世，但一出現(xiàn)就體現(xiàn)了其生命力，首創(chuàng)LOM技術(shù)的Helisys公司得到美國(guó)政府大力資助而一躍成為美國(guó)和全球第二大RPM公司。1994年該公司LOM設(shè)備的銷售量，已與3D systems公司的SLA設(shè)備并駕齊驅(qū)。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第27頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 LOM發(fā)展很快是因其有以下特點(diǎn)： (1)設(shè)備價(jià)格低廉據(jù)華中理工大學(xué)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)每臺(tái)售價(jià)在人民幣48萬(wàn)元左右，采用國(guó)外最好的元器件，售價(jià)也不過(guò)68萬(wàn)元。此外，因采用小功率CO2激光器、不僅

25、成本低廉，而且使用壽命也長(zhǎng)； (2)造型材料一般為涂有熱熔樹脂及添加劑的紙，制造過(guò)程中無(wú)相變，精度高，幾乎不存在收縮和扭曲變形，制件強(qiáng)度和剛度高，幾何尺寸穩(wěn)定性好，可用通過(guò)木材加工的方法對(duì)表面進(jìn)行拋光； (3)造型材料成本低，國(guó)產(chǎn)材料價(jià)格為每公斤30元左右，制件成本遠(yuǎn)比SLA方法便宜，這一點(diǎn)對(duì)于中等以上尺寸的制件尤為明顯；第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第28頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 (4)采用SLA方法制造原型，需對(duì)整個(gè)斷面掃描才能使樹脂固化，而LOM只需切割斷面輪廓，成形速率高，原型制作時(shí)間短； (5)無(wú)需支撐設(shè)計(jì)，軟件工作量?。?(6)能制造大尺寸制件，工業(yè)應(yīng)用面

26、廣： (7)代替蠟材，燒失時(shí)不膨脹，便于熔模鑄造。 該方法也存在一些不足；制件材料的耐候性、粘結(jié)強(qiáng)度與所選的基材與膠種密切相關(guān)；廢料的分離較費(fèi)時(shí)間，目前正從材料的配方、加工參數(shù)的合理選取和軟件層面處理等多方面采取措施進(jìn)行改進(jìn)。 Helisys公司是LOM系統(tǒng)的主要供應(yīng)商，主要型號(hào)：LOM一2030和LOM1015。國(guó)內(nèi)華中理工大學(xué)研制的LOM原理的HRP系統(tǒng)在多方面獨(dú)具特色，己將進(jìn)入市場(chǎng)。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第29頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 (3)選擇性激光燒結(jié)SLS法 SLS采用激光器，使用的材料多為粉末狀。先在工作臺(tái)上均勻地鋪上一層很薄(100一200)的

27、熱塑性粉末，也可以是金屬粉末外覆蓋一層熱塑性材料而形成的粉末團(tuán)。輔助加熱裝置將其加熱到略低于熔點(diǎn)的溫度。在這個(gè)均勻的粉末面上，激光在計(jì)算機(jī)的控制下按照設(shè)計(jì)零件在該層的幾何信息進(jìn)行有選擇性地?zé)Y(jié)(零件的空心部分不燒結(jié)，仍為粉末狀態(tài))，被燒結(jié)部分固化在一起構(gòu)成原型零件的實(shí)心部分。一層完成后，機(jī)械滾筒會(huì)將新一層粉末鋪在原有一層上，再進(jìn)行下一層燒結(jié)，如此重復(fù)，直至整個(gè)工件完成為止。全部燒結(jié)完后，工件從工作室里取出，用較低的壓縮空氣將多余的松散粉末吹掉，有些還要經(jīng)砂紙打磨。去除多余的粉末，得到零件。圖為選擇性激光燒結(jié)原理圖（下圖所示）。第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第30頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四 SLS最大的優(yōu)點(diǎn)是材料的選擇性廣泛，可配合不同用途：無(wú)毒，可循環(huán)利用；另外，不需支承(未燒結(jié)的粉未能自然地承托工件)。SLS可處理以下粉末材料； (1)標(biāo)準(zhǔn)的鑄造蠟材，可用于失蠟鑄造，制造金屬原型、模具等； (2)聚碳酸脂；標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)熱塑性塑料，可建造功能模型及原型、堅(jiān)固的鑄芯(代替蠟材，用于Rapid Casting快速鑄造法來(lái)建造金屬原型及模具)、復(fù)制用的母模，以及砂模鑄造用的鑄芯；其特點(diǎn)是堅(jiān)固而耐熱，積建速度快，能造出細(xì)微輪廓及薄壁；第十章 模具先進(jìn)制造技術(shù)第31頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期四