成型技術(shù)論文
為迎合市場需要將產(chǎn)品快速推向市場并占據(jù)先機,快速成型技術(shù)將是解決這一問題的關(guān)鍵。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的快速成型技術(shù)論文,僅供參考!
快速成型技術(shù)論文篇一
快速成型技術(shù)的應(yīng)用
摘要:為迎合市場需要將產(chǎn)品快速推向市場并占據(jù)先機,快速成型技術(shù)將是解決這一問題的關(guān)鍵??焖俪尚图夹g(shù)(以下簡稱RP)是一種集計算機輔助設(shè)計、精密機械、數(shù)控激光技術(shù)和材料科學(xué)為一體的新興技術(shù),采用離散堆積原理,將所設(shè)計物體的CAD模型轉(zhuǎn)化為實體樣件。由于此技術(shù)采用三維形體轉(zhuǎn)化為二維平面分層制造的原理,對物體構(gòu)成復(fù)雜性不敏感,因此物體越復(fù)雜越能體現(xiàn)它的優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞:快速成型 模具 RP
一、快速成型的應(yīng)用
以 RP 為技術(shù)支撐的快速模具制造 RT(Rapid Tooling)也正是為了縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期,早日向市場推出適銷對路的、按客戶意圖定制的多品種、小批量產(chǎn)品而發(fā)展起來的新型制造技術(shù)。由于產(chǎn)品開發(fā)與制造技術(shù)的進(jìn)步,以及不斷追求新穎、奇特、多變的市場消費導(dǎo)向,使得產(chǎn)品(尤其是消費品)的壽命周期越來越短已成為不爭的事實。例如,汽車、家電、計算機等產(chǎn)品,采用快速模具制造技術(shù)制模,制作周期為傳統(tǒng)模具制造的 1/3~1/10,生產(chǎn)成本僅為 1/3~1/5。所以,
工業(yè)發(fā)達(dá)國家已將 RP/RT 作為縮短產(chǎn)品開發(fā)時間及模具制作周期的重要研究課題和制造業(yè)核心技術(shù)之一,我國也已開始了快速制造業(yè)的研究與開發(fā)應(yīng)用工作。
二、基于 RPM 的快速模具制造方法
模具是制造業(yè)必不可少的手段,其中用得最多的有鑄模、注塑模、沖壓模和鍛模等。傳統(tǒng)制作模具的方法是:對木材或金屬毛坯進(jìn)行車、銑、刨、鉆、磨、電蝕等加工,得到所需模具的形狀和尺寸。這種方法既費時又費錢,特別是汽車、摩托車和家電所需的一些大型模具,往往造價數(shù)十萬元以上,制作周期長達(dá)數(shù)月甚至一年。而基于 RPM 技術(shù)的 RT 直接或間接制作模具,使模具的制造時間大大縮短而成本卻大大降低。
1、用快速成形機直接制作模具
由于一些快速成形機制作的工件有較好的機械強度和穩(wěn)定性,因此快速成形件可直接用作模具。例如,Stratasys 公司 TITAN 快速成形機的 PPSF 制件堅如硬木,可承受 300℃高溫,經(jīng)表面處理(如噴涂清漆,高分子材料或金屬)后可用作砂型鑄造木模、低熔點合金鑄造模、試制用注塑模以及熔模鑄造的壓型。當(dāng)用作砂形鑄造的木模時,它可用來重復(fù)制作 50~100 件砂型。作為蠟?zāi)5某尚湍r,它可用來重復(fù)注射 100 件以上的蠟?zāi)!S?FDM 快速成形機的 ABS 工件能選擇性地融合包裹熱塑性粘結(jié)劑的金屬粉,構(gòu)成模具的半成品,燒結(jié)金屬粉并在孔隙滲入第二種金屬(鋁)從而制作成金屬模。
2、用快速成形件作母模,復(fù)制軟模具(Soft tooling)
用快速成形件作母模,可澆注蠟、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚氨脂等軟材料,構(gòu)成軟模具,或先澆注硅橡膠、環(huán)氧樹脂模(即蠟?zāi)5膲盒?,再澆注蠟?zāi)?。其中,蠟?zāi)?捎糜谌勰hT造,而硅橡膠模、環(huán)氧樹脂模等可用作試制用注塑?;虻腿埸c合金鑄造模。
3、用快速成形件作母模,復(fù)制硬模具(Iron tooling)
用快速成形件作母模,或據(jù)其復(fù)制的軟模具,可澆注(或涂覆)石膏、陶瓷、金屬基合成材料、金屬,構(gòu)成硬模具(如各種鑄造模、注塑模、蠟?zāi)5膲盒?、拉伸?,從而批量生產(chǎn)塑料件或金屬件。這種模具有良好的機械加工性能,可進(jìn)行局部切削加工,以便獲得更高的精度,或鑲?cè)肭秹K、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)等。用金屬基合成材料澆注成的蠟?zāi)5膲盒?,其模具壽命可達(dá) 1000~10000件。
4、用快速成形系統(tǒng)制作電脈沖機床用電極
用快速成型件作母體,通過噴鍍或涂覆金屬、粉末冶金、精密鑄造、澆注石墨粉或特殊研磨,可制作金屬電極或石墨電極。
三、基于 RP 的快速模具制造的應(yīng)用
利用硅橡膠模(Silicon Rubber Mold)制作佛頭、線圈硅橡膠有很好的彈性和復(fù)制性能,用它來復(fù)制模具可不考慮拔模斜度,基本不會影響尺寸精度,而且這種材料有很好的切割性能,用薄片就可容易地將其切開且切面間非常貼合,因此用它來復(fù)制模具時可以先不分上下模,整體澆注出軟模后,再沿預(yù)定的分模面將其切開,取出母模,即可得到上下兩個軟模。
1、試驗用設(shè)備和材料
所用的設(shè)備:Stratasys 的 Titan 快速成形機、HVC-1 真空注型機和恒溫箱。所用的材料:日產(chǎn)KE-1310ST 透明硅橡膠、日產(chǎn) CAT-1310 固化劑(澆注時,KE-1310ST 與 CAT-1310 以 100:10混合)和 PX215 真空注型硬制聚氨脂樹脂(異氰酸脂,多元醇 1∶1 混合)。
2、制模工藝路線
使用UG、PRO-E、Solid Edge 等軟件進(jìn)行三維實體造型,以 STL 文件格式保存;將文件輸入快速成形機作出制件原型,處理后作為硅橡膠母模;組合??蚝髮⒐柘鹉z和固化劑的混合物澆注于框中,通過真空脫泡、固化后剖切取出母樣即得硅膠模;最后在真空注型機中澆注塑料樣件。
3、制作硅膠模具時的注意事項
對加成型硅橡膠而言,不要在室溫下固化,而以 40℃~60℃加溫固化;分模面的選取一定要注意將外觀面朝下,在內(nèi)觀面的合適位置上放置膠棒;如果零件有倒鉤,可以在硅膠模上作 45°切口,但注意不要割斷;在一些樹脂不易流滿的死角處,一定要做氣孔;對不容易進(jìn)行分模的原型件,可以噴少許離型劑。
此外,對形狀復(fù)雜(倒鉤、斜面很多),兩半模無法滿足脫模條件的情況,開模時可以將硅橡膠模具剖開成數(shù)塊來處理。但要注意,在澆注塑料件的時候合模應(yīng)精確,否則會因模具的錯位或合模不緊而影響澆注品的精度。
4、應(yīng)用圖例
下圖分別是我們制作的佛頭和線圈模具的照片.
四、RP的快速模具制造需解決的問題
利用RP 技術(shù)發(fā)展快速模具制造技術(shù)還存在以下主要問題需要解決或者說需要進(jìn)一步提高。
(1) 表面質(zhì)量如何滿足模具的要求,否則無法承受如注射成型這樣的高壓。
(2) 尺寸精度如何滿足模具制造的要求,尤其是制造較大模具時,尺寸更不穩(wěn)定。
(3) 用作母模時的強度,耐熱和耐腐蝕性,形狀和尺寸的時效問題。
(4) 塑料或樹脂類模具的導(dǎo)熱性很差,導(dǎo)熱差雖然帶來了可用較低注射壓力的好處,但生產(chǎn)周期太長也必須考慮。
(5) 多數(shù)所謂金屬模具都需要最后滲銅,這就造成這種金屬模具的使用溫度不可太高,可能超過500 ℃就不行了。
(6) 使用壽命的進(jìn)一步延長和使用成本的進(jìn)一步降低。
(7) 目前所能制造的模具的體積都很小,怎樣制造大型模具?
(8) 受不可缺少的后處理工序的限制,目前還不能制造具有很小細(xì)節(jié)特征的模具,尤其是具有內(nèi)凹形狀的模具。
(9) 目前快速成型方法所能成型的材料種類及其有限,需要開發(fā)新型材料。
五、結(jié)束語
快速成型技術(shù)的應(yīng)用已從原型制造發(fā)展到模具制造,使傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)煥發(fā)出新的活力,同時快速成型技術(shù)在快速模具制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用無疑會給快速成型技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展注入新的生命力。需要注意的是:
(1) 隨著快速成型技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,它在小批量生產(chǎn)和單體復(fù)制領(lǐng)域還是大有可為的。
(2)快速成型技術(shù)對模具制造的貢獻(xiàn),雖然現(xiàn)階段制作的快速模具質(zhì)量和壽命還不太盡人意,實踐證明仍然可以應(yīng)用于中小批量的注塑成型和模壓鑄造,相信快速模具制造技術(shù)會在短期內(nèi)有很大突破。
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快速成型技術(shù)論文篇二
淺談快速成型技術(shù)
【摘 要】本 篇文章簡單介紹了快速成型技術(shù)的起源、優(yōu)點和特點,同時分析了快速成型制造技術(shù)的應(yīng)用及未來發(fā)展方向,工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計及制造利用了此項技術(shù),可以很大程度的提高設(shè)計及制造水平、縮短設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)制造周期、降低產(chǎn)品開發(fā)期間的成本,具有廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】快速成型制造技術(shù);產(chǎn)品造型設(shè)計;特點;優(yōu)越性;應(yīng)用;發(fā)展趨勢
中圖分類號: S776 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
【引 言】隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們的生活水平不斷提高,人們要求可以實現(xiàn)產(chǎn)品功能的同時,對產(chǎn)品的造型也提出了更高的要求。一個成功的產(chǎn)品必須注意造型的設(shè)計,產(chǎn)品造型體現(xiàn)了設(shè)計者的意圖和使用者的權(quán)利,只有把設(shè)計者的意圖與使用者的需求統(tǒng)一起來,產(chǎn)品才能成為一個成功的產(chǎn)品。這樣,對產(chǎn)品造型設(shè)計及制造提出了更高的要求,此時,快速成型制造技術(shù)便引入到產(chǎn)品造型設(shè)計和制造中。
起源
快速成形技術(shù)又可以叫做快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing,簡稱RPM)技術(shù),產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代的后期,是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù),被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身,可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?,從而為零件原型制作、新設(shè)計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(xiàn)手段。即,快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù),通過快速成型機,將一層層的材料堆積成實體原型。
快速成型技術(shù)發(fā)展至今,以其技術(shù)的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的快速成形技術(shù)使用的是“去除”加工法,即部分去除大于工件的毛坯上的材料來得到工件。而全新的快速成型技術(shù)使用的是“增長”加工法——用一層層的小毛坯逐步疊加成大工件,將復(fù)雜的三維加工分解成簡單的二維加工的組合。因此,傳統(tǒng)的加工機床和模具不需要采用,而且工時只用傳統(tǒng)加工方法的10%~30%,成本則為傳統(tǒng)加工成本的20%~35%,就能直接制造出產(chǎn)品樣品或模具。由于快速成形具有上述突出的優(yōu)勢,所以近年來發(fā)展迅速,已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的一項支柱技術(shù),實現(xiàn)并行工程(Concurrent Engineering,簡稱CE)必不可少的手段。
優(yōu)點
不需要準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝夾具,快速成型技術(shù)可以直接調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù),快速制造出新產(chǎn)品的樣件或者模具。因此,快速成型技術(shù)的推廣應(yīng)用,可以極大的縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、開發(fā)的成本得到了降低、開發(fā)的質(zhì)量得到了保障。從傳統(tǒng)的"去除法"到今天的"增長法",從必須依賴模具進(jìn)行制造,發(fā)展到不需要模具就可以實現(xiàn)制造,這就是快速成型技術(shù)對制造業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。
特點
RP技術(shù)將一個實體的復(fù)雜的三維加工分散成一系列層片的加工,大大降低了加工難度,具有如下特點:
?、趴焖俚某尚腿^程,適合目前激烈的產(chǎn)品市場;
?、迫我鈴?fù)雜形狀的三維實體都可以制造;
?、鞘褂肅AD設(shè)計軟件,設(shè)計完成后可以直接進(jìn)行制造,具有直觀性和易改性;
?、瘸尚瓦^程無需專用模具、刀具和夾具,既節(jié)省了費用,又縮短了制作周期。
?、杉夹g(shù)的高度集成性,既是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物,也是對它們的綜合應(yīng)用,高新技術(shù) 特征鮮明。
上述特點決定了RP技術(shù)主要適合于新產(chǎn)品開發(fā)過程中,單件的快速制造及小批量零件制造,復(fù)雜形狀零件的制造,模具與模型設(shè)計,也適合于難加工材料的制造,外形設(shè)計檢查,裝配檢驗等。
應(yīng)用
在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用
由于RP技術(shù)自身的特點,使得其在機械制造領(lǐng)域內(nèi),多用于產(chǎn)品開發(fā)過程中單件快速制造和小批量生產(chǎn)。有些形狀復(fù)雜的零件只需單件或少于50件的小批量,此類產(chǎn)品通過開模后再生產(chǎn),成本高,周期長。一般可用RP技術(shù)直接進(jìn)行制造,成本低,周期短。將快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相結(jié)合,模具制造的開發(fā)周期縮短,生產(chǎn)率提高,有效的解決了模具設(shè)計與制造這個薄弱環(huán)節(jié)??焖倌>咧圃焓荝P技術(shù)最具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域,其生產(chǎn)能力和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是不可估量的。
根據(jù)材質(zhì)不同,間接制模法生產(chǎn)出來的模具一般分為軟質(zhì)模具(Soft Tooling)和硬質(zhì)模具(Hard Tooling)兩大類。軟質(zhì)模具是用硅橡膠、環(huán)氧樹脂、低熔點合金、鋅合金、鋁等軟質(zhì)材料制作的模具。軟質(zhì)模具生產(chǎn)制品的數(shù)量一般為50~5000件,對于上萬件乃至幾十萬件的產(chǎn)品,仍然需要傳統(tǒng)的硬質(zhì)模具,硬質(zhì)模具指的就是鋼質(zhì)模具,利用RP原型制作鋼質(zhì)模具的主要方法有熔模鑄造法、電火花加工法、陶瓷型精密鑄造法等。
發(fā)展方向
RP技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在許多領(lǐng)域里得到了應(yīng)用,顯示出極大的優(yōu)越性,但它仍有一定的局限性,使用RP技術(shù)制造,其可成型的材料有限,加工精度比較低、單件成本高、強度和耐久性能還不能滿足用戶的要求,在一定程度上阻礙了該技術(shù)的推廣和普及。
快速成形技術(shù)下一步研究開發(fā)工作主要在以下幾方面:
⑴改善快速成形系統(tǒng)的可靠性、生產(chǎn)率和制作大件能力,尤其是提高快速成形系統(tǒng)的制造精度;
?、崎_發(fā)經(jīng)濟(jì)型的快速成形系統(tǒng),降低單件成本;
?、歉倪M(jìn)快速成形技術(shù)的方法和工藝創(chuàng)新;
⑷加速其在快速模具制造中的應(yīng)用;
?、砷_發(fā)性能良好的快速成形材料;
⑹開發(fā)快速成形的高性能軟件等。
總而言之,快速成型技術(shù)是一種新型成形方法,雖然問世不久,但已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域中,給許多行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著市場一體化競爭的日趨激烈,要求新產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)周期越來越短,這為快速成型技術(shù)的生產(chǎn)與發(fā)展帶來了廣闊的空間。RP技術(shù)將會被越來越多的企業(yè)所采用,對企業(yè)的發(fā)展發(fā)揮起到越來越重要的作用,并將給企業(yè)帶來豐厚回報,其自身也將獲得更大的發(fā)展。
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