快速成形与制造论文

快速成形与制造论文（共7篇）

快速成形与制造论文 篇1

0 引言

材料智能处理与制造(IPMM,Intelligent processing and manufacturing of materials)由美国首次提出。美国海军研究局资助成立了先进材料智能处理中心,该中心主要从事基于自动化、传感器和控制技术的复合材料智能处理的发展和论证以提高材料的质量、降低材料的消耗及可变性,其目的就是开发智能材料处理的硬件和软件工具[1,2,3,4,5,6,7]。自1997年起,在欧、美、日本等发达国家每2年举行1次主题为“材料智能处理和制造(IPMM)”的大型国际会议。迄今为止,材料智能处理受到了国外材料科学与工程学界的高度重视,其宗旨是将“材料”与“智能”结合起来,为未来材料的处理和制造方法提供新的理念和技术。

1 材料智能处理与制造

材料智能处理与制造(IPMM)是通过对处理变量进行基于模型的控制,使材料具有理想性能的一种材料处理方法。其基本思想为:在材料处理过程中,应用合适的传感器对材料的性能属性进行在线监测,然后实时修改其工艺过程参数以使材料性能达到最优化,其实时过程控制信息由在线传感器测量提供,在线传感器可提供的信息有材料性能参数及其处理环境参数等[1,3]。

图1 为一种假想材料的智能处理系统。材料智能处理的3个中心环节[3,4,5,6] 是:①基于工艺过程处理模型的工艺过程协议;②在线传感器获得的材料状态及处理参数的实时信息;③基于模型的传感和控制决策以实现最终产品的理想性能指标。

先进材料的微观组织将经过专门的设计和严格的控制,对微观组织的控制可以说是IPMM中最重要的应用。它的思想是:对处理过程中的微观组织演化进行建模,通过传感器实时测量材料微观组织的变化,用基于模型的控制策略进行控制以获得令人满意的微观组织(微观组织的一致性是材料性能可靠的保证)。

材料智能处理相对于传统的材料处理而言是一个全新的概念。经典的材料动力学、机械动力学结合最前沿的传感器技术、计算机技术及现代控制理论,对新材料的研究和材料加工过程控制新方法的研究将起到革命性的作用。材料智能控制的概念和应用反过来又将大大促进传感器技术和控制理论的发展。

2 金属半固态成形技术

金属半固态成形技术(SSMF, Semi-solid metal for-ming)具有优质、高效、低成本乃至清洁和敏捷的特性,被认为是具有良好应用前景的新型凝固组织控制技术与零件近净成形制造技术[8,9,10,11,12,13,14,15,16]。

金属半固态成形工艺路线主要包括触变成形和流变成形两大类。两者都包含半固态制浆及半固态成形,其核心是如何获得等轴、细小、均匀的非枝晶半固态浆料。

经过30多年的发展,半固态成形技术经历了从流变成形到触变成形再到流变成形的螺旋式发展历程。与触变成形相比,虽然流变成形自一开始就具有流程短、废料及时在当地回收、节能低耗、更易被中小型企业接受等优势,但直到20世纪末才获得学术界和工业界的接受并获得商业应用,其中最主要的原因是半固态浆料制备技术的限制。在触变成形中,即使坯料的组织不甚理想,也可以通过重熔加热来改善。但是在流变成形中,半固态浆料的质量只能在制备阶段进行控制,因此如何高效地获得高质量的半固态浆料仍然是流变成形工艺的重要研究内容。

半固态浆料的制备技术虽然很多,但是目前应用于工业生产的仅局限于电磁搅拌技术和应变诱导熔体活化技术等少数几种,其中电磁搅拌技术占主导地位,除此之外的其它方法均处于实验室研究阶段,尚未投入工业生产。但电磁搅拌技术存在漏磁现象,效率较低,电能消耗量大,设备结构复杂,成本较高。应变诱导熔体活化技术需要增加一道预变形工艺,提高了生产成本,而且仅能生产小零件,使半固态成形技术的应用受到限制。为了使半固态成形技术更加具有竞争力,开发经济、快捷、优质、高效的半固态制浆技术和设备应该成为下一步的研究重点。就目前发展趋势来讲,一种可以推广应用的适用于流变成形的半固态浆料制备工艺应具备以下3个特征[11,15,16]:

(1)浆料制备工艺应具备高效、优质和低成本的优势。高效指浆料制备时间能够与成形流程时间相匹配,一般要求在20～40s之间,并且能够实现连续制备。低成本指浆料制备工艺在设备和控制费用方面要尽可能低,这是流变成形在工业上获得应用的本质因素。优质的半固态组织具有的特征为初生相细小、以球形或近球形均匀地分布在基体中,并且初生固相内部尽可能少地夹裹液相。

(2)浆料制备工艺能够与原有成形工艺和设备衔接,即尽可能少地改动原有成形设备(如压铸机、轧机、挤压机等)的结构,实现半固态浆料直接成形。

(3)整个成形流程能够实现有效、精确地工艺控制,主要体现在温控和操作便捷等方面。

由此可见,金属半固态成形特别是流变成形技术的发展和应用,对材料处理过程控制方面有了更高的要求。

3 金属半固态成形技术与材料智能处理

金属半固态成形的关键是获得微观组织及宏观性能良好的材料,而要获得理想的微观组织则需要对半固态成形过程的关键环节进行精确控制。在一种方法日趋成熟的情况下,对实现该方法的设备和工艺的精确控制也是该技术能否最终顺利走向市场的关键之一。

半固态微观组织结构除了与金属合金的成分有很大关系之外,还与整个制浆工艺过程的控制具有密切的联系。控制对象和控制方法的合理选择与应用,对提高制浆工艺装备的生产效率及成品质量稳定性具有非常重要的意义。金属半固态成形技术实施中,智能处理方法的应用将能更高效率地获得具备理想性能的产品。

就目前情况而言,金属半固态成形智能处理技术应用研究可从仿真预测技术和工艺过程智能控制技术2个方面进行,如图2所示。

3.1 金属半固态成形仿真预测技术

随着计算机技术的发展,计算材料科学已成为一门新兴的交叉学科,成为除实验和理论研究外解决材料科学中实际问题的重要研究方法。基于知识的材料成形加工过程模拟与仿真已成为材料科学的前沿研究领域。与其他材料成形仿真预测技术类似,金属半固态成形仿真预测技术的研究内容包括凝固成形过程宏观模拟和凝固微观组织模拟2个方面。

3.1.1 凝固成形过程宏观模拟

控制组织形貌对于获得高质量的铸造产品有着极其重要的作用。预测组织演变是控制铸件微观组织形貌的关键,以往对于铸件凝固组织的研究主要是采用实验的方法,这种方法虽然具有直观性和可操作性等优点,但费用高、工作量大而且很难重复。应用计算机构建虚拟工艺环境和生产过程,采用相关软件进行温度场模拟、充型模拟、收缩预测模拟、变形模拟、残余应力预测模拟等,为改进工艺参数、工艺装备、成型模具等提供参考依据,可有效地避免传统的研究方式造成的耗时耗材[17,18,19,20,21,22]。

到目前为止,材料制备领域开发的软件有很多,其中典型的商品软件有ABAQS、Ansys、DEFORM、LS-DYNA3D、FLOW-3D、Procast、Anycast和MAGMA-Soft等,其功能包括温度场模拟、充型模拟、收缩预测模拟、变形模拟、残余应力预测模拟等。这些软件功能强大且具有良好的用户界面。

凝固过程的宏观模拟商品化软件各有各的优点,在实际生产中有了很成熟的应用。但这些通用商业软件包大部分因为缺乏适用于半固态合金的材料模型,无法表达液-固两相的渗离,从而不能有效分析半固态合金的充型能力和凝固过程,也不能很好地预测半固态成形过程。

半固态成形凝固过程的宏观模拟,相对来说还是个新的课题。基础理论的突破是实现技术广泛应用的前提,半固态合金动态流变性能的研究将为数值模拟乃至半固态加工成形提供依据。在今后的研究中,应该继续加深半固态组织的形成机理研究;完善半固态流变学,特别是研究掌握不同材料半固态流体粘度与固相分数、剪切速率间的关系模型,这对模拟半固态成形工艺过程的温度场、流场及材料的组织演变规律等是十分必要的,是金属半固态成形技术智能化处理的理论基础。

3.1.2 凝固微观组织模拟

铸件的微观组织对铸件的总体性能有很大的影响,因此预测凝固过程中微观组织的演变就显得非常重要。由于凝固过程隶属复杂系统,空间尺度跨越大,难于直接观察,随着数值模拟的发展,进行组织模拟就显得非常有必要。利用计算机模拟技术定量、定性地预测合金成分、工艺参数对晶粒结构及其形态的影响,预报表征参量的动力学特征,无疑对材料开发和制备、工艺参数的选择和优化起到明显的加速作用[23,24,25,26,27]。

金属半固态成形技术与传统铸造技术相比,对微观组织结构的要求更严格,一般要求其微观组织圆整、细小、分布均匀。因而,半固态微观组织形成模拟具有非常积极的意义。

近年来,国内学者在凝固微观组织形成模拟方面做了很多的研究工作。清华大学柳百成院士领导的课题组在铸造凝固过程宏观数值模拟方面取得巨大成果的基础上,近年来采用元胞自动机法和相场法在合金凝固微观组织模拟方面进行了深入性研究[24]。东南大学的朱鸣芳等利用元胞自动机模型结合有限体积法建立了MCA模型[26],并将流场引入相场模型,模拟了在流场环境下微观组织的演变过程,开发了三维模型3DMCA。中国科学院金属研究所李殿中、杜强等,西北工业大学于艳梅博士等,南昌大学郭洪民、许林等也在这方面做了大量工作[23,25,27]。

微观组织模拟研究在近20年中取得了很大的进步,研究者们开发了许多模型和方法, 并应用这些模型和方法进行了许多数值计算, 获得了与实验比较吻合的模拟结果。然而这些模拟往往局限于一定的外部条件, 因此与实际的铸造过程有相当大的差距。

根据现存的问题,凝固组织模拟的主要发展方向表现在完善模型,由合金凝固微观组织模拟向铸件微观组织模拟发展,具体体现在以下几个方面。

(1) 完善数理模型。丰富模型的物理机制,考虑对流对微观组织形成的影响,把相图计算并入宏微观耦合模型中,同时考虑微观缺陷,是微观组织模拟发展的核心。

(2) 引入自适应网格剖分、并行计算等先进计算技术减少计算量和提高计算能力,使得模拟空间扩大,模拟更具有使用价值。

(3) 将二维模型向三维模型推广。以往的模拟主要是在二维的基础上进行,随着计算机技术的飞速发展和数值模拟方法的完善,建立三维模型的条件已经具备,这将使得模拟结果更接近实际情况。

(4) 基础理论研究上,将微观组织模拟与温度场、流场、应力应变场的模拟相结合,实现材料流动整体量、应力应变局部量和组织变化微观量的多层次多尺度模拟,从而对半固态金属加工成形工件的性能进行预测;将坯料制备过程模拟与流变成形、二次加热重熔、触变成形过程模拟有机结合,实现坯料制备过程参数化、加工成形过程可控化、组织性能最优化的多过程模拟,从而推动半固态加工成形智能化进程。

3.2 金属半固态成形工艺过程智能控制技术

金属半固态成形工艺包括半固态浆料制备和零件成形2个部分。其中零件成形工艺包括半固态压铸、半固态挤压、半固态轧制等,这部分设备一般已有了成熟的应用,本身具备完善的控制系统。这些工艺在半固态成形技术中的应用,一方面必须建立在大量的实验基础和理论总结上,探索适合半固态特点的成形工艺;另一方面,半固态浆料制备工艺的关键是如何获得具有细小、分布均匀的等轴晶(球晶)金属半固态浆料,对工艺过程的控制应该比传统的成形工艺控制要求更高。

金属半固态成形工艺过程的控制与传统铸造工艺控制相比,一个重要的特点主要在控制对象的选择上。温度控制仍然在工艺过程中发挥着重要的作用,但是温度并不能直接反映金属半固态浆料的微观组织形态。也就是说仅靠温度和时间配合控制只能将其微观组织性能控制在一定的范围内,无法确定何时浆料的微观组织性能最优而实时地进行下一步的成形设备控制,以制备出具有最优材料性能的零件。因此,金属半固态成形工艺过程控制,除了实施精确的温度控制外,假如能在线实时检测浆料的微观组织性能参数,如图3所示,通过相应智能控制器做出判断、处理,对提高半固态成形工艺的效果具有重要的作用。

图3中,温度智能控制的实现不是难点,现在已有较成熟的方法和应用,关键是如何实现半固态浆料微观组织性能的实时检测。然而要直接得到浆料的微观组织参数很难,为此可以考虑采用间接测量的方法。资料表明,金属材料的许多物理性能与其微观组织形态有密切的关系[28,29,30,31,32],如电导率、力学性能、磁导率等与其微观组织的关系。通过掌握微观组织形态参数和不同材料性能的关系,研制能实时检测材料性能变化的智能传感器,构建相应智能控制系统,将使得半固态技术应用得到进一步发展。

3.2.1 智能控制系统

智能控制系统主要实现对生产工艺过程的智能控制。根据仿真预测和实际经验综合比较得出最优工艺参数,采用智能控制的软、硬件技术,精密控制生产过程各个环节的技术参数和逻辑顺序,以获得接近理想性能状态的产品。

实现生产过程在线智能控制的关键之一便是要能够准确实时地获得被控制目标的状态,才能根据该状态采用智能控制技术,如模糊控制、神经网络控制等,实现分析、预测和采取应变措施。而要获得控制目标的状态,检测反馈装置这一环节必不可少。该环节通过各种传感器和数据采集装置,将所检测的信号传送到智能控制系统,由智能控制系统来判断、处理和控制[33]。

金属半固态成形工艺过程在工业生产中不是一个孤立的过程,灵活应用现代智能控制技术,促进其与现代生产的其他环节相融合,将为金属半固态成形技术的产业化应用打下坚实的基础。

3.2.2 智能传感器

传感器是测试技术、计算机、信息处理、微电子学、材料科学相互结合的密集型技术。目前传感器属高新技术的瓶颈工业,它的地位非常重要,自动化技术和信息技术的发展要求传感器技术必须同步发展[7,35]。

金属半固态成形工艺过程控制中,除了温度控制所需的温度传感器,为了能在线实时检测到能反映材料微观组织形态变化的某一物理性能参数,尚需研制更多的特殊传感器。这些传感器至少应能满足以下几个方面的要求:

(1)扩大检测对象

半固态工艺过程检测的参数必须与材料的微观组织有密切联系,这样通过检测的信号就可以间接知道半固态浆料的微观组织性能,进而能向控制系统提供实时控制方向的判断依据,实现基于材料特性和结构进行智能化的信息处理。

(2)能满足实时性和适应性的要求

即要求传感器的响应速度快,能够灵敏快捷地在足够短的时间内检测出不断变化的对象的物性状态并反馈到控制系统中。适应性主要是要求传感器对变化的对象和变换的环境能有稳定准确的检测性能和良好的数据传输质量。半固态工艺生产环境相对来说也较恶劣,如高温的影响,就要求传感器不但灵敏度高、精度高、动态响应好,还要能适应较长时间的高温工作环境,对信号能很好地实现温度的补偿,以使得其检测信号在不同的温度段中准确、可靠。

(3)实现非接触式检测

半固态成形工艺过程中,作为一个外部因素的传感器与浆料直接接触肯定会对半固态浆料的微观组织形态产生影响,而非接触式的传感器就能很好地避免这个问题。

当有了合适的传感器技术,就使得对产品的微观组织结构进行控制的尝试和直接解决性能的可变性成为可能。

4 结语

材料智能处理与制造相对于传统的材料处理而言是一个新的概念。经典的材料动力学、机械动力学结合最前沿的计算机技术、传感器技术及现代控制理论,对新材料的研究和材料加工过程控制新方法的研究将起到革命性的作用。材料智能控制的概念反过来又将大大促进传感器技术和控制理论的发展。

根据IPMM理念,本文从材料的模拟仿真预测、工艺过程的智能控制、新型传感器的研究、控制方法等方面提出了金属半固态成形智能处理的技术方向,主要如下:

(1)金属半固态成形仿真预测技术中,应加深半固态组织的形成机理研究,完善半固态流变学等金属半固态成形技术智能化处理的理论基础。

(2)金属半固态成形工艺过程智能控制技术中,开发新型智能传感器,采用现代智能控制策略构建智能控制系统,实现半固态浆料制备和零件成形工艺在线、实时、高效的控制。

材料智能处理应用对促进金属半固态成形技术的广泛应用将起到加速器的作用。

快速成形与制造论文 篇2

当前，3D打印技术做为第三次工业革命的核心技术，在机械制造、建筑工程、文化创意等诸多产业领域得到广泛重视与应用。为满足这些产业对未来相关技术技能型人才的需求与储备，我们首先推出以跨学科、跨专业为特点的“

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该实训工作站是在研究了多个专业的现有课程基础上，创新设计的综合性跨学科教学实训平台。平台内容包括硬件基础环境、软件支撑环境、教学平台管理系统等模块，以及教学资源库、精品课程示范体系、实训工作站专业管理队伍培训方案、企业实际工作流程仿真实训方案等功能。该实训工作站可以帮助技工类院校教师通过在教学实践中引入先进的设计制造技术，从而改革和创新“设计制造一体化人才”培养方案，创新开发新的精品课程，将企业岗位实训课程前置到学校中完成，从而达到提升学生的职业竞争力和就

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（一）3D打印与快速制造实训工作站的用途

该实训工作站是在北京大学中国职业研究所的指导下，依据“从工作中来，到工作中去”的教学原则和ETPO智慧型实训教学模式，定向开发的企业仿真实训教学平台。ETPO智慧型实训教学模式由职业体验认知（Occupation）——岗位技能学习（Education）——仿真案例训练（Training）——真实项目开发(Project）——模拟企业实习（Occupation）五大流程组成，形成了一个完整的从职业认知开始，经过工学一体化训练，直至进入职场就业的实训教学循环系统，该系统可以很好的帮助学生缩小自身技能和企业岗有位效需性求之、间趣的味

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本区域由多种大型工业级3D打印机、3D扫描仪及相关设计分析软件组成。该区的功能是让学生通过参与工业级产品的实际生产过程，了解工业级3D打印设备的原理，构造，技术，及其在实际工作中所发挥的作用。从而

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本区域由多点触摸互动教学系统组成。使学生通过对图像化元素的使用和数据库资源的调用，以及互动交流的方式，将自己的创意表达出来并与团队分享。该区域的功能在于通过丰富的真实案例示范教学，引导学生逐步提

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仿真工作区

本区域仿照机械制造类专业方向的企业真实工作流程设置工作岗位：工作站指导教师模拟项目经理、运用ETPO平台的项目和实习功能对学生进行指导，并对学生任务完成状况以企业标准进行正确性校验；学生模拟企业职员，完全按照企业的真实流程仿真操作，以此将学生顶岗实习的阶段前置到学校完成。经过这种仿真流程训练的学生，到企业工作后可以立刻进入工作状态。从而提升就业竞争力。

成果展示区

以地面及墙体整体设计为空间表达，按3D打印技术和应用领域分成多个展示小区，配备多媒体展示设备。该区域的功能在于把3D打印在工业各领域中的应用以实物或多媒体的方式展示给学生，以扩大学生对技术应用的知识面和产业视野。同时也展示学生自己动手设计并打印的优秀3D作品，以提高教学的趣味性和互动性，同

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上述4个区域串联完成职业技能的教学内容，同时，也充分应用智慧型实训教学模式和ETPO软件平台将理论学习（Education）的教学阶段，案例教学（Training）的教学阶段，参与实训项目（Occupation）的教学阶段，以及体验企业岗位实习（Occupation）的教学阶段有机结合在一起。

2、软

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本工作站包含全套行业最流行的3D打印设计软件工具系统，其中包括40套欧特克公司的3D打印设计工具，以及惊蛰公司依据ETPO教学理论自主研发的配套的行业定制化教学软件工具包、3D模型处理软件，3D打印机操作软件等系列软件系统，可以充分满足教学实践的要求，保证实训工作站正常运转。

3、教学平台管理系统

提供专门开发的ETPO智慧型实训教学管理系统，是依据OETP智慧型教学模式开发的实训工作站软件平台管理系统。该系统支持OETP教学模式所包含的的职业体验认知（Occupation）——岗位技能学习（Education）——工作案例训练（Training）——真实项目开发(Project）——仿真岗位实习（Occupation）5个功能模块在实训工作站中的运转。提供从职业体验认知开始，经过实训教学训练，达到进入职场

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智慧型实训教学管理系统

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为实训工作站专门开发的教学资源库，提供包含6门课程的教学示范课程包（大纲、教材，讲义，教学案例，习题）；10个企业实际项目案例库；1000道针对教学知识点和专业技能点的评测题库。该教学资源库可以支持教师完成实训工作站中各精品课程的教学。同时该教学资源库也提供了接口，可以允许教师在教学实践过程中不断添加自主创新课程、以丰富教学资源并共享给其他教师使用。

5、实训

工

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专

业

师

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养

快速成形与制造论文 篇3

2010年是我国“十一五”计划的完成年, 是国家科技计划重大专项“高档数控机床与基础制造装备”的执行年。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项子课题中有多个塑性精密成形技术的项目和重型、大型锻压装备的项目。为了共同探讨中国塑性加工 (锻压) 业对制造装备和工艺的需求, 以及精密成形技术和设备的自主创新, 将于2010年9月25日在湖北省宜昌市举办“高档数控机床与制造工艺创新技术——精密塑性成形技术论坛”。针对塑性成形技术中塑性精密成形技术的发展, 总结“十一五”, 展望“十二五”, 开创精密成形技术的新篇章。

1.论坛主题:

面向塑性成形技术与装备、近净成形技术需求, 发展自主创新的制造装备和先进塑性成形装备与工艺。

2.主要议题

(征文内容) :①塑性成形先进技术与装备 (高速数控冲床、大型锻压设备、精密锻压技术) ;②航空航天、汽车、船舶、电站对塑性成形技术的工艺需求及新型装备;③精密塑性成形技术的产、学、研结合和发展途径;④企业自主创新能力的培育;⑤如何推动国产化装备和工艺技术在行业中的应用。

3.论坛日程

(2010年9月25日～26日) :①邀请主管部门负责人和直接参与“高档数控机床与基础制造装备”项目的负责人作论坛报告;②来自锻压骨干企业、参与国家重大研究的典型装备制造企业、研究机构的高管、专家和学者进行论坛发言 (可自愿申请报名演讲) 。③选择本次会议的征文进行专题交流。

4.联系方式:

北京市海淀区学清路18号 塑性工程学会秘书处 邮编:100083 电话:010-62920654, 82415084 传真:010-62920654 E-mail:duanya@cmes.联系人:张倩生 刘竹楠

快速成形与制造论文 篇4

李康

机械制造机器自动哈1107班 学号：0806111122 摘要 :电磁约束成形是一种无容器金属材料处理加工技术 ,它具有无器壁污染、短流程等优点。分析了液态金属电磁约束成形技术的原理、特点及其发展现状。指出电磁约束成形定向凝固技术集金属材料的加热熔化、无接触约束成形及组织定向凝固于一体 ,特别适合于高熔点、易氧化、高活性的特种合金坯件的无污染制备。

关键词 :冷坩埚感应熔炼;电磁悬浮;电磁铸造;电磁约束成形定向凝固 研究现状：液态金属电磁约束成形是将电磁场用于金属材料的熔化精炼和约束成形金属熔体等加工过程 ,以提供一个高纯净、低污染、短流程的材料制备工艺,是近年来材料、冶金领域引起广泛关注的技术。它主要包括冷坩埚感应熔炼技术、电磁悬浮熔炼技术、电磁铸造技术和电磁约束成形定向凝固技术。目前的研究表明 ,电磁约束成形定向凝固技术是一种完全不同于其他三种电磁成形方法的新的材料制备技术 ,在高熔点、易氧化、高活性特种合金的成形制备中明显地显示出其优势和先进性。研究液态金属电磁约束成形 ,对于丰富和发展特种合金短流程、无(少)污染成形制备技术有重要意义。工作原理及特点： 冷坩埚感应熔炼技术

冷坩埚感应熔炼技术是一种利用电磁场将金属材料在坩埚内悬浮并加热熔化的一种新的熔炼技术,其基本原理是电流通过感应线圈在水冷铜坩埚和金属内部产生涡流 ,由于涡流之间的电磁力相互排斥 ,使金属材料悬浮起来 ,并加热熔化。

冷坩埚感应熔炼有以下特点: ①在无坩埚污染环境下对材料进行熔炼和处理;②熔体在感应加热过程中被电磁搅拌 ,提高了金属熔体温度和成分的均匀性;③坩埚不受熔炼金属熔点和活泼性的影响 ,坩埚寿命长。冷坩埚技术特别适用于熔炼活泼金属、难熔金属、高纯金属以及放射性材料等。但冷坩埚技术仍然存在着自身难以克服的缺点:仅仅是一种熔炼技术 ,在铸件成形和转包过程中不可避免带来污染 ,设备一次性投资大、电效率低 ,约束成形的形状简单等。在一定程度上限制了其大规模的工业应用。2 电磁悬浮熔炼技术

电磁悬浮(Electromagnetic Levitation , 简 称EML)技术是利用通入线圈的交变电流以及金属熔体的感应电流在空间产生电磁力将金属悬浮在空间 ,与周围无任何接触的条件下进行感应加热熔化、过热熔炼等。利用电磁场对金属进行悬浮是 Muck1923 年提出的,首次的实验 Okress 等人 1952 年完成。随后陆续出现了许多种线圈装置 ,以便能悬浮起更多的金属。

EML 技术的主要优点是无污染、熔体均匀、加热熔化速度快以及表面气液相平衡速度快等。它可用于制备高纯、高活性、放射性和高熔点材料 ,也可以在地面模拟太空条件 ,进行各种微重力研究 ,测量物质的一些热物性参数。EML 技术的另一重要用途是净化液态金属以获得大的过冷度 ,在深过冷的基础上进行快速冷却 ,凝固后制成微晶、纳米晶、准晶或非晶态金属。

3电磁铸造技术

电磁铸造(Electromagnetic Casting ,简称 EMC)技术是 20 世纪 60 年代由原苏联 Getselev Z.N.发明的。其原理是当感应器中通入交变电流 ,在感应器内产生交变电磁场 ,交变磁场与金属熔体内的感应电流相互作用形成指向熔体内部的电磁压力 ,当电磁压力与熔体的静压力平衡后 ,金属熔体获得稳定的截面形状。

在 EMC 中由于金属熔体是在自由表面状态下凝固 ,而且冷却介质直接作用于金属表面产生强烈的冷却效果 ,加上金属液的冲刷作用使铸锭组织发生很大变化 ,铸锭表面质量显著 提高。EMC 技术虽然实现了非接触的连续铸坯 ,在冶金工业起了划时代的作用 ,但目前尚只能用于铝合金锭在大气下的约束成形。而且熔体在凝固成形过程中温度和组织均难于调节 4 电磁约束成形定向凝固技术

电磁约束成形定向凝固技术是西北工业大学傅恒志等人[20]在综合电磁悬浮与电磁铸造等无坩埚熔炼和无模成形各自的优点 ,并结合超高梯度定向技术而提出的新型材料制备技术。它将电磁场对材料的加热和电磁力作用这两种效应耦合起来 ,在对材料加热熔化的同时施加约束力 ,约束合金液的形状 ,可进行材料的无坩埚熔炼、无铸型成形与凝固。同时 ,冷却介质与样件表面直接接触 ,可以更加灵活控制冷却速率 ,从而控制凝固过程与凝固组织。电磁成形定向凝固技术的特点是:真空下在同一应器系统中 ,同时完成对金属材料的加热熔化和无接触约束成形及组织定向凝固的控制。它特别适用于高熔点、易氧化、高活性的特种合金的多种截面形状、中小尺寸坯件的无污染熔化、成形和凝固组织控制及其短流程制备。

虽然电磁约束成型技术已经取得了一定的进步, 但是还是存在一些问题, 如: 复杂形状成型技术涉及到三维高频电磁场, 流场, 温场的计算及稳定性分析, 相关理论还需要更深入的研究, 而且如何进行复杂形状成型的自动控制仍然是我们需要的问题。

发展趋势：随着研究的深入, 电磁技术在材料加工过程中必将存在更广泛的应用空间, 对传统电磁场应用方式的改进, 电磁场多种方式的施加, 电磁场与其它技术的有效结合已经成为电磁技术在材料成型领域发展的重要趋势。在正视国内外研究水平差距的同时, 一方面, 我们应该密切关注世界发展动态, 另一方面, 我们应该立足本国的发展特点,走出有中国特色的科研之路。参考文献

[1] 傅恒志 ,沈

快速成形与制造论文 篇5

一、研发基于SLS快速原型及软模工艺的依据于意义

1、快速原型技术

快速原型技术是20世纪80年代中后期发展起来的观念全新的现代制造技术, 是多个学科的技术集成, 它将计算机辅助设计 (CAD) 、计算机辅助制造 (CAM) 、计算机数字控制 (CNC) 、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一身。与传统的去除成形不同, 它是一种离散—堆积的成型过程。这种加工过程可分为前期数据处理 (亦称离散) 和后期物理过程。在离散过程中, 将三维形体的CAD模型沿一定方向分解, 得到一序列截面数据。

PR技术是一种用材料逐层或逐点堆积出制件的制造方法。分层制造三维体的思想雏形, 最早出现在制造技术并不发达的19世纪。早在1892年, Bianthre主张用分层方法制作三维地图模型。1979年东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模成型模和注塑模。

SLS快速原型设备采用CO2激光器作为能量源, 通过红外激光束使塑料、蜡、陶瓷和金属 (或其复合物) 的粉末材料均匀的烧结在加工平面上。激光束在计算机的控制下, 通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。激光束扫描之处, 粉末烧结成一定厚度的实体片层, 未扫描的地方仍保持松散的粉末状。根据物体截面层的厚度而升降工作台, 铺粉滚筒再次将粉铺平后, 开始新一层的扫描。如此反复, 直至扫描完所有层面。去掉多余粉末, 经过后处理获得零件或样件[2]。

2、依据与意义

材料是快速原型技术的核心, 一种新材料的出现往往会使快速原型工艺机器设备结构、成型件品质和成型效益发生巨大的进步。快速原型技术的发展历史充分证明了这个道理。1987年, 当第一种商品化的快速原型机问世时, 采用的成型材料为液态光敏聚合物, 针对这种材料, 分层叠加成型的制作方法是SLA, 因此有了SLA快速原型机, 能得到看起来像塑料的成型件。然而, 随着时间的推移和技术的发展, 此后出现了纸、蜡、塑料、陶瓷复合物和金属复合物等多种成型材料, 以及与此相应的一批LOM、FDM、SLS和TDP快速原型工艺和快速原型机, 可以得到近似ABS塑料、陶瓷、金属的高性能样品或模具, 成型效率也有明显的提高[3]。

软模通常指的是硅橡胶模具, 用SLA, FDM, LOM或SLS等技术制作的原型, 再翻成硅橡胶模具后, 向模中灌注双组分聚氨酯, 固化后即得所需的零件, 调整双组分聚氨酯的构成比例, 可使所得到的聚氨酯的零件的机械性能接近ABS或PP。

二、国内外研究概况及发展趋势

快速原型技术已在家电、汽车、玩具、轻工、通讯设备、航空、军事、建筑、医疗、考古、工业造型、雕刻、首饰、三维地图等行业得到应用。RP是利用材料堆积法快速制造产品的一项先进制造技术, 它根据产品的三维模型数据, 不借助其他工具设备, 迅速而精确的制造出该产品。RP技术的应用目的主要有生产研制、市场调研和产品使用。在生产研制方面, 主要通过快速原型制造系统制作原型用来验证概念设计、确认设计、性能测试、制造模具的母模和靠模。在市场调研方面, 可以把制造的原型展示给最终用户和各个部门, 广泛征求意见, 尽量在新产品投产之前完善设计, 生产出销售对路的产品。在产品使用方面, 可以直接利用制造的原型、零部件的最终产品.这样可以大大缩短了新产品的设计、制造周期, 提高新产品的市场竞争力[4]。

翻模成型:实际应用上, 很多产品必须通过模具才能加工出来。用成型机先制作出产品样件再翻制模具, 是一种既省时又节省费用的方法。发动机泵壳原型件产品用传统机加工方法很难加工, 必须通过模具成型。据估算, 开模时间要8个月, 费用至少30万。如果产品设计有误, 整套模具就全部报废。我们用快速成型法为该产品制作了塑料样件, 作为模具母模用于翻制硅胶模。将该母模固定于铝标准模框中, 浇入配好的硅橡胶, 静置12·20小时, 硅橡胶完全固化, 打开模框, 取出硅橡胶用刀沿预定分型线划开, 将母模取出, 用于浇铸泵壳蜡型的硅胶模即翻制成功。通过该模制出蜡型, 经过涂壳、焙烧、失蜡、加压浇铸、喷砂, 一件合格的泵壳铸件在短短的两个月内制造出来, 经过必要的机加工, 即可装机运行, 使整个试制周期比传统方法缩短了2/3, 费用节省了3/4。

这种快速成型机的工作原理与SLA相仿, 不过所用成形材料不是液态的光敏树脂, 而是粉末状的高分子材料、金属或陶瓷与粘结剂的混合物等, 粉粒直径为50-125靘, 成形时先在工作台上铺一层粉末材料, 并加热至略低于熔化温度, 然后激光束按照截面形状进行扫描, 被扫描的部分材料熔化、粘接成形, 不被扫描的粉未材料仍呈粉粒状作为工件的支撑, 一层完成成形后, 工作台下降一个层高, 再进行下一层的铺料和烧结。

优点:一是可直接得到塑料、陶瓷或金属件, 可加工性好;二是无需设计支撑。缺点:一是成形件结构疏松多孔, 表面粗糙度较高;二是成形效率不高;三是得到的塑料、陶瓷或金属件远不如传统成形方法得到的同类材质工件, 需进行渗铜等后处理, 后处理中难于保证制件尺寸精度。

激光快速成形技术是多种先进制造技术的集成。由于不同的快速成形机具有不同的特点, 因此要根据不同的使用要求进行恰当的选择, 选择中要综合考虑成形件的尺寸大小、成形件的精度要求、成形件的用途、成形件的形状、以及成形件的材质要求等等, 还要权衡制作成本。

目前RP技术的发展水平而言, 在国内主要是应用于新产品 (包括产品的更新换代) 开发的设计验证和模拟样品的试制上, 即完成从产品的概念设计 (或改型设计) ———造型设计———结构设计———基本功能评估———模拟样件试制这段开发过程。对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制, 或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视, 甚至将产品小批量组装先行投放市场, 达到投石问路的目的[5]。部分国产RP设备已接近或达到美国公司同类产品的水平, 价格却便宜得多。我国已初步形成了RP设备和材料的制造体系。

三、总结

总之, 快速成型技术的发展是近20年来制造领域的突破性进展, 它不仅在制造原理上与传统方法迥然不同, 更重要的是在目前产业策略以市场响应速度为第一的状况下, RP技术可以缩短产品开发周期, 降低开发成本, 提高企业的竞争力。下面通过一些事例, 说明该项技术在产品开发过程中起的作用。

课题拟通过在华中科技大学生产的HRPS-III快速原型设备上, 对华中科技大学所开发的HB1材料进行烧结实验, 通过基与SLS烧结出来的叶轮, 翻制成硅橡胶模具后, 取出叶轮原型, 向模具中灌注蜡件和树脂件, 固化后即得到所需的原件。用制造出来的蜡叶轮与原型比较。

基于SLS快速原型的快速软模工艺与制造技术开发, 可以极大地缩短新产品的开发周期, 降低开发阶段的成本, 避免开发风险, 可修改性, 制作出来的零件精度高。

参考文献

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快速成形与制造论文 篇6

1.1 RP技术原理

快速成形RP(rapid prototyping)技术是20世纪80年代中后期通过计算机、数控、激光和材料等高新技术的集成而发展起来的一项新兴的先进制造技术,是现代工业从大批量生产转变为小批量个性化生产、产品的生命周期越来越短、同时对产品质和外观设计水平的要求也越来越高而产生的。其核心思想是基于降维离散的方法,把任意复杂的三维实体通过切片处理,转换为二维平面的制造和沿成形方向做一维的层片叠加,实现物理原型的快速制造。如在汽车行业,家电行业等。由于它适应了市场竞争对制造工业的要求,因此得到了飞速发展。在短短的十几年时间里,RP技术已经从美国扩展到欧洲、日本和中国等国家和地区,其发展速度已超过了当年数控技术发展的速度。

RP技术是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体的技术的总称,其基本原理和成形过程如图1所示,基本过程是:首先用三维软件设计出零件的计算机三维造型,然后根据工艺要求,按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的单元,通常在Z向将其按一定厚度进行离散(习惯称分层),把原来的三维CAD模型变成一系列层片;再根据每个层片的轮廓信息,加入加工参数,自动生成数控代码;最后由成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来,得到一个三维物理模型实体。成形过程的难度与待成形的物理实体的复杂程度无关。

1.2RP技术特点

RP技术不同于传统的去除成形(如车、铣、刨、磨、钻、镗和铰等)、受迫成形(如铸、锻、粉末冶金、轧制、注塑等)和拼合成形(如焊接、铆接等),也不同于生长成形(如动物骨骼的生成、植物纤维、晶体的成长等),它采用材料堆积成形的方法制造零件原型,这种成形方法就是所谓的累加成形。RP方法与传统的加工方法相比具有以下特点:

a) 高柔性的数字化制造:RP技术最鲜明的特点就是“CAD模型直接驱动”,以及在成形形状复杂程度上无限制,柔性好,是真正意义上的数字化制造。RP取消了专用成形工具,在计算机控制下可以制造出任意复杂形状的零件,把可编程、重组、连续改变的生产装备用信息方式集成到一个制造系统中,能够很好地将CAD与CAM结合起来。

b) 技术的高度集成:RP技术是计算机技术、数控技术、光学技术、激光技术与新材料技术的综合集成。在成形概念上,它以离散堆积为指导,在控制上以计算机CAD成形处理和数控为基础,以最大的柔性为目标。

c) 制造周期的快速性:RP是建立在高度技术集成的基础上,从CAD实体模型到原型加工完毕通常只需要几小时至几十小时,比传统方法的制作周期速度要快得多,这一特点尤其适合于新产品的设计与开发的过程中。

d) 自由成形制造:自由的含义有两个:一是根据零件的形状,无须专用工具的限制而自由成形,大大缩短新产品的试制时间;二是指不受零件形状复杂程度的限制。

2 产品快速开发系统的组成

RP技术发展的一个重要特点,就是它与其它制造技术的紧密结合。传统的产品开发从设计到零件的快速制造过程可以通过材料去除法和材料添加法来实现。所谓材料去除法即由三维CAD/CAM软件进行产品造型,生成数控代码,然后通过CNC数控设备加工出所需的零件来,这种方法可用于批量较大和形状规则的零件,而对于形状不规则且带有内部复杂结构的零件,用材料去除法加工起来很困难,有时甚至不可能。这种情况下,可采用材料添加法,通过RP工艺制造各种形状复杂的零件和模型,直接或间接地制造各种生产模具。

为使RP技术得到更为有效的应用,发挥其传统加工技术无法比拟的长处,建立一种基于RP技术的快速制造系统。将快速自动成形系统与传统制造方法进行有机结合,使产品的开发周期大大缩短,开发成本大幅度降低。

集成制造系统结构:该集成制造系统结构把快速成形制造(RPM)技术作为整个产品开发周期的一个核心环节,RPM技术与前期的数字化设计,后续的模具开发制造组成一个集成的快速响应制造系统,这样RPM技术的优越性及形成的经济效益就会得到更为充分的体现。图2所示是基于RPM的集成制造系统结构。对于单件或小批量生产,可直接由RPM系统制造。对于较大批量生产试制,则由RPM系统加工出原型,利用快速制模(RT)技术生产大批零件。

3 用于产品快速开发的RP工艺

a) 立体光刻(SLA, stereo-lithography apparatus)成形工艺是以液态光敏树脂(如丙烯基树脂)为原料,采用计算机控制下的紫外激光以预定原型各分层截面的轮廓为轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态,从而形成的一个薄层截面。这种液态材料在一定波长(λ=325nm或355nm)和强度(大于10mW)。当一层固化后,向下(或上)移动工作台,在刚刚固化的树脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化,新固化的一层牢固的粘合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。

b) 叠层实体制造(LOM, laminated object manufacturing)成形工艺采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等,片材表面事先涂覆上一层热溶胶,加工时,热压辊热压片材,使之与下面已成形的工件粘接;用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框,并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格;激光切割完成后,工作台带动已成型的工件下降,与带状片材(料带)分离;供料机构转动收料轴和供料轴带动料带移动,使新层移到加工区域;工作台上升到加工平面;热压辊热压,工件的层数增加一层,高度增加一个料厚;再在新层上切割界面轮廓,如此反复直至所有零件的所有截面粘接、切割完,得到分层制造的实体零件。

c) 选择性激光烧结(SLS, selected laser sintering)工艺是利用粉末状材料成形的,将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分连接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择烧结下层截面。SLS工艺的特点是材料适用面广,不仅能制造塑料零件,还能制造陶瓷,蜡等材料的零件,特别是可以制造金属零件,这使SLS工艺颇有吸引力,SLS工艺无须加支撑,因为没有烧结的粉末起到了支撑的作用。

d) 熔融挤压(FDM, fused deposition molding)成形工艺是利用热塑性材料(如ABS, PC)的热熔性、粘结性,在计算机控制下层层堆积成型。熔融挤压成形工艺原理是将丝状材料送进喷头,在喷头内被加热熔化,喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并于下层的材料粘结,堆积成型。

4 应用举例

某厂购买了清华大学的一台MEM-300E型RP系统,对新开发的投影仪产品的遥控器做样品试制,要求在5天内做出3套样品。

根据对时间和数量的要求,把事先设计好的遥控器Solidwords三维模型(图3),进行STL文件格式转换,然后用Auroar RP数据处理软件接受STL文件格式模型,进行分层处理后输出CLI格式标准文件,通过计算机输入到MEM—300E RP机上做样。结果只用4天时间就完成了3套样品的制作。

5 结论

提出了在产品快速开发过程中运用RP技术快速制造产品样件,通过实践证明快速制造系统是可行的,仅在4天之内就完成了样品的制作,提供了决策的直观性,与传统制造方法相比,避免了新产品开发过程中对模具的依赖,最终保证产品在没有模具的情况下,实现产品的快速开发,从而大大缩短了新产品的开发周期,上市时间大大提前,迅速占领市场。

参考文献

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快速成形与制造论文 篇7

如今,为了面对竞争越来越激烈的市场,缩短产品的开发周期,帮助产品有效占据市场具有十分重要的意义。快速成形技术自上世纪问世以来,受到企业越来越多的青睐。因为快速成形技术能将电脑屏幕上的设计产品在相对较短的时间内直接转变为实体模型,在加工制造领域体现独特的优势,国内不少著名高校(清华大学、西安交通大学等)亦不断加强理论和实验研究。快速制造的实体模型可用于产品外形检测、性能测试等,对于单件或者少量生产优势明显;同时还可用于快速翻制模具,进行批量生产,据国外统计,快速模具技术只需要传统加工方法30-50%的工时和20-35%的成本[1,2,3,4,5,6,7,8]。因此快速成形技术市场前景广阔,正在用好它能够为工业生产带来极大的利益。基于此,本文以鼠标为设计原型,利用实验室的熔融沉积快速成形机FDM200mc,并针对实验相关参数进行探讨,力争为后续深入研究提供一定的参考。

1 快速成形实验

1.1 实验设备

目前,熔融沉积快速成形(FDM)技术在市场上常用的几种快速成形技术中占有相当份额,但是随着产品精度和质量要求的提高,其成形工艺尚待不断完善,成形质量尚待提高。基于此本文选择美国stratasys公司生产的FDM200mc(如图1所示)进行实验。该设备采用双喷头结构,一个用于支撑材料P400 soluble support,另一个用于成形材料P430 ABS MODEL。喷嘴直径T12,成形空间温度75°。

1.2 实验工艺过程

熔融沉积快速成形技术(FDM),与其它快速成形方法一样,基于材料分层堆积原理[2],将实体模型三维信息通过分层切片处理转化为二维平面信息。其基本的工艺过程可表述为:三维软件建立设计产品的实体模型(保存成stl格式)———前处理[分层切片处理(slice)、设置支撑(support)、生成刀具路径(toolpath)]———实际制造过程———后处理(NaOH去除支撑材料、超声波清洗等)。采用pro/e三维造型软件先完成鼠标的外形设计,如图2所示。

通过专业的前处理软件insight,设置分层厚度为0.01mm,基板设置10层支撑,并采用自动生成刀具路径的方式(toolpath-setup),得到鼠标的FDM工艺前处理过程图解如图3所示。

1.3 实验结果

将设置好刀具路径的鼠标模型导入到FDM control center软件中,设置好鼠标在基板上的放置位置,点击Build Job即可联机加工,最终得到的鼠标实体如图4(a)所示。本实验中后处理方法采用NaOH加上超声波清洗鼠标,一方面可直接去除成形时的支撑材料,一方面借助超声波的超声频振动,将鼠标表面的拉丝去除。最后对鼠标进行研磨处理以减弱台阶效应,从而提高鼠标的表面质量,如图4(b)所示。

2 参数设置分析

前处理是快速成形制造的重要内容,其工艺参数设置的合适与否直接关系到制件的质量以及能否成形。因此前处理显得十分重要,它主要完成相关参数的设定,包括分层厚度、支撑的生成方式、支撑的层数及需要加支撑的角度等等。分层厚度越小,得到的制件表面质量越高,层与层之间的台阶效应相应减弱,本实验中采用0.01mm。一般在成形制件时,通常选择制件的最大表面作为支撑基础面,并同时尽量降低制件的重心。对于鼠标模型,其表面的曲率变化较小,通常底面水平放置即可。但是有些制件如果在层叠过程中,已成形的上一层作为下一层的支撑,若两层截面轮廓相差太大,层与层之间结合的面积小,致使结合不够牢固从而容易出现材料离散甚至脱层现象。如图5(a)所示的飞机机翼成形时的第11层与第12层轮廓对比,发现机翼部分的边界轮廓变化极大,易形成台阶面,同时考虑到喷丝本身的直径,产生材料离散甚至脱层现象,无法成形制件或者制件的表面质量极差,如图5(b)所示。

此时通常需要改变制件的方位,将飞机模型改成立式放置,如图6所示,在当前的201层至203层,机翼部分的边界轮廓变化很小,层与层之间结合更为牢固,成型过程中不易脱层现象,因此对于此类制件采用这种立式放置方式更有利于成形。因此制件的放置方式合适与否对于能否成功制造关系很大,可通过insight软件中的菜单栏stlorient by selected facet来选择调节制件的放置方式。

FDM一个典型缺点就是使用的材料价格昂贵,故通常基于节省材料的目的,支撑部分采用sparse raster结构,实体部分选用sparse low density,基板上最小支撑层数为确保制件的支撑精度通常设为10层。同时为了防止制件成形过程中歪斜或者坍塌,需要设定合适的支撑角度。支撑角度设定值表示当实际的制件倾斜表面边线小于设定值时需要增设支撑。显然支撑角度越小,越省材料。对于如图7所示,制件倾斜表面边线1与水平方向的夹角为30°,制件倾斜表面边线2的夹角为50°,很明显,支撑角度设为30°时比较节省支撑材料。实际成形时应在保证成形件质量的前提下,尽量采用较小的支撑角度,而不能盲目将支撑角度设为很小。

除了合适的参数设置外,FDM成形工艺的影响因素很多,例如分层时的原理性误差、材料由固态———液态———固态的相变收缩误差、机器本身的制造精度、三维模型建模误差等等。随着社会的发展,市场对产品的精度和质量要求逐步提高,至今已有不少学者不断深入研究各个误差产生的原因以及如何提高FDM成形精度。但如何通过优化设计方法完成工艺参数的最优配置组合仍然值得深入研究。往往人们凭借经验去设定而且很多参数用户根本不能调整。所以笔者认为应该深入研究工艺参数的组合关系,生产厂家可以给用户更大的调整空间,以期获得更好的成形质量。

3结束语

通过实验方法,本文以鼠标为雏形,图文一体地展示了从计算机辅助三维设计———快速成形制造(FDM)———快速实体的全部工艺过程。并对实验中的参数设置(包括分层厚度、支撑方式、支撑角度等等)进行相应解析。提出,当上下两层的边界轮廓相差较大时,往往需要改变制件的放置方式;在保证精度的情况下,为节省材料应采用较小的支撑角度和sparse raster结构;认识到参数间的组合关系,可采用最优化设计方法进行相关参数设置。

摘要：利用实验室熔融沉积快速成形机FDM200mc,以鼠标的三维设计为蓝本,系统展示了鼠标从电脑屏幕到实体模型的全部过程,完整体现CAD/CAM技术。同时在实验基础上对工艺参数设置(分层厚度、支撑方式、支撑角度)等进行详细解析。

关键词：鼠标,三维设计,熔融沉积成形,工艺参数

参考文献

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