基于快速成型技术的模具制造.doc

基于快速成型技术的模具制造.doc基于快速成型技术的模具制造|第1
1前言

当前制造业所面临的具有挑战性的问题:(1)是对市场变化能做出快速响应,产品上市快,生产周期短;(2)是能适应产品类型的多样性、小批量生产;(3)是要求企业在技术、管理、组织上更具有柔性。计算机辅助设计和制造虽然大大改善了传统的产品设计、制造流程,但仍然有许多困难无法跨越。

快速成型(Rapid Prototyping)技术是近几年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同,快速成型从零件的CAD几何模型出发,通过软件分层离散和数控成型系统,用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加,因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。

快速成型技术用于工程设计可以使设计概念可视化,模型实体化。用于产品制造可以实现产品零部件的自由制造(Free Form Fabrication)。用于模具制造可以快速、经济地获得模具。这是传统的设计制造方法无法比拟的。快速成型技术问世以来发展非常迅速。通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合,已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段,在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。许多公司和研究机构已经从中得到实惠,如国外的 Texas Instrumented, Corporation ,Amp Motor ,国内的清华大学、华中科技大学和西安交通大学等都在这一领域拥有了自己的市场。

2快速成型的基本原理

基于"生长"或"添加"材料原理的快速成型过程实际是一层一层地离散叠加,从底至顶完成零件的制作过程。快速成型有很多种工艺方法,但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件,所不同的是每种方法所用的材料不同,制造每一层添加材料的方法不同。

快速成型的工艺过程原理如下:

(1)三维模型的构造:在三维CAD设计软件中获得描述该零件的CAD文件。一般快速成型支持的文件输出格式为STL模型,即对实体曲面做近似的所谓面型化(Tessellation)处理,是用平面二角形面片近似模型表面。以简化CAD模型的数据格式,便于后续的分层处理。由于它在数据处理上较简单,而且与CAD系统无关,所以很快发展为快速成型制造领域中CAD系统与快速成型机之间数据交换的标准,每个三角面片用四个数据项表示。即三个顶点坐标和一个法向矢量,整个CAD模型就是这样一个矢量