壓鑄模具（一）快速成型技術(shù)研究【畢業(yè)設(shè)計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　壓鑄模具（一）快速成型技術(shù)研究</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下

2、獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 壓鑄模具（一）快速成型技術(shù)研究

3、 </p><p>　　1．設(shè)計的主要任務(wù)及目標</p><p>　　通過查閱相關(guān)資料文獻，了解快速成型機的結(jié)構(gòu)和各項參數(shù)及其工作原理；進行模具的拆裝，了解壓鑄模具動定模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計過程；了解三坐標測量機的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉其操作過程并測量動定模的尺寸；用三維繪圖軟件繪制出動定模的實體模型；用快速成型機燒結(jié)出模具模型；比較原始模具

4、和加工得到的模具模型，對其差別進行歸納總結(jié)；按照學(xué)校要求編寫畢業(yè)設(shè)計論文。</p><p>　　2．設(shè)計的基本要求和內(nèi)容</p><p>　?。?）了解快速成型機和三坐標測量機的工作原理；</p><p>　　（2）對模具進行拆裝，了解模具的結(jié)構(gòu)，找出動定模進行測繪；</p><p>　?。?）用三坐標測量機測量模具，用三維繪圖軟件做出模具的

5、三維實體模型；</p><p>　?。?）用快速成型機燒結(jié)出模具的模型，完成其它相關(guān)零件的繪制；</p><p>　?。?）編寫畢業(yè)設(shè)計論文，總結(jié)設(shè)計取得的效果和體會，提出自己的論點和建議；</p><p><b>　　3．主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫秀英.面向RP的VRML模型瀏覽與分層研究[D

6、].西安科技大學(xué),2006.</p><p>　　[2] 丘宏揚,謝嘉生,劉斌.快速成型技術(shù)研究中的若干關(guān)鍵問題[J].鍛造機械,2001.</p><p>　　[3] 徐江華,張敏.快速成型技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用[J].包裝工程,2004.</p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p>　　壓鑄模具

7、（一）快速成型技術(shù)研究</p><p>　　摘要：壓鑄模具的快速成型技術(shù)研究可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,滿足產(chǎn)品的個性化、多樣化需求,加快開發(fā)進度。為了更好地進行研究，會涉及到快速成型機與三坐標測量儀等設(shè)備的使用。通過對模具進行拆裝,了解壓鑄模具動定模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計過程，并測出動定模的尺寸，同時用三維繪圖軟件制出動定模的實體模型。用快速成型機燒結(jié)出模具模型，利用三坐標測量儀精確的測出所要的數(shù)據(jù)，然后比較原始模具和加

8、工得到的模具模型，對其差別進行歸納總結(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：壓鑄模具，動模與定模，快速成型機，三坐標測量儀，pro/E軟件 </p><p>　　The Research about Rapid Prototyping Technology of Casting Mould</p><p>　　Abstract: Casting mold rapid

9、prototyping technology research can greatly shorten the product development cycle,Meet the personalized products, diverse needs and accelerate development progress.In order to better study will involve the use of rapid p

10、rototyping machines and coordinate measuring instrument and other equipment.Disassembly of the mold, Casting mold to understand the structure and dynamic fixed mold design process, and measure out a given die size, while

11、 the three-dimensional solid m</p><p>　　Key Words: Casting molds, die and move the fixed mold, rapid prototyping machines, CMM, pro / E Software </p><p><b>　　目 錄 </b></p>&

12、lt;p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　1.模具的拆裝2</b></p><p>　　1.1模具拆裝的目的和要求2</p><p>　　1.2模具拆裝前的準備2</p><p>　　1.3模具拆裝的內(nèi)容和步驟2</p><p>　　1

13、.3.1對模具結(jié)構(gòu)的觀察分析2</p><p>　　1.3.2擬定模具拆卸順序及方法3</p><p>　　1.4模具拆裝時的注意事項4</p><p><b>　　2.模具的測量4</b></p><p>　　2.1三坐標測量機4</p><p>　　2.1.1三坐標測量機的分類及構(gòu)成

14、5</p><p>　　2.1.2三坐標測量機的測量應(yīng)用7</p><p>　　2.2零件的測量9</p><p>　　3.模具的加工10</p><p>　　3.1 快速成型技術(shù)簡介10</p><p>　　3.1.1 快速成型的基本原理10</p><p>　　3.1.2快速成型

15、的工藝過程11</p><p>　　3.1.3快速成型技術(shù)的特點12</p><p>　　3.2 RP工藝方法簡介13</p><p>　　3.2.1典型RP工藝方法簡介13</p><p>　　3.2.2 典型快速成型工藝比較16</p><p>　　3.3快速成型技術(shù)的優(yōu)點16</p>&

16、lt;p>　　3.4快速成型技術(shù)在發(fā)展中所存在的主要問題17</p><p>　　3.4.1快速成型技術(shù)研究中存在的問題17</p><p>　　3.4.2 快速成型技術(shù)軟件系統(tǒng)存在的問題18</p><p>　　3.5 快速成型技術(shù)的發(fā)展方向18</p><p>　　4 實驗結(jié)果分析19</p><p&g

17、t;　　4.1 課題研究的內(nèi)容19</p><p>　　4.2 實驗的具體過程20</p><p>　　4.3 實驗中存在的問題及解決辦法26</p><p>　　4.4 熔融沉積快速成型工藝因素分析26</p><p><b>　　結(jié)論30</b></p><p><b>　

18、　參考文獻31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　快速成型(rapid prototyping, RP)技術(shù)是在計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和新材料上的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進制造技術(shù)。它具備如下特點：原形的復(fù)制性、互換性

19、高、制造工藝與制造原型的幾何形狀無關(guān)，在加工復(fù)雜曲面時更顯優(yōu)越；加工周期短，成本低，成本與產(chǎn)品復(fù)雜程度無關(guān)，一般制造費用降低50%，加工周期縮短70%以上，高度技術(shù)集成，實現(xiàn)了設(shè)計制造一體化；制造原型所用的材料不限，各種金屬與非金屬材料均可使用，因而，得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　國際上首臺快速成型機于1987年誕生于美國，是由美國3DSystems公司制造的快速成型系統(tǒng)SLA-1，采用立體光刻法的快速成形

20、制造系統(tǒng)。</p><p>　　1998年在我國上海舉行的第七屆國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會上，美國、日本、德國、新加坡等國都展出了RPM設(shè)備。</p><p>　　目前全世界已有2000多臺RPM系統(tǒng)投入使用。</p><p>　　我國RPM技術(shù)的研究始于1991年。</p><p>　　清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等

21、高校和北京隆源RPM公司、廣州中望商業(yè)機器有限公司等都在RPM的研究與應(yīng)用放面取得了顯著成果。</p><p>　　清華大學(xué)現(xiàn)已開發(fā)出“M-RPMS-Ⅱ”型多功能快速成型制造系統(tǒng)，這是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界唯一擁有兩種RPM工藝的系統(tǒng)。</p><p>　　通過對快速成型技術(shù)發(fā)展的研究，可以使其更好的用于壓鑄模具等工藝生產(chǎn)中。為決策層提供決策直觀性，減少人為缺陷,提高設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期

22、,加快開發(fā)進度，提供樣件，更好的用于新產(chǎn)品開發(fā)中的并行工程，用于逆向工程技術(shù)。</p><p>　　快速成型技術(shù)可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,滿足產(chǎn)品的個性化、多樣化需求,在工業(yè)設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。但由于該技術(shù)的制作精度、強度和耐久性還不能滿足工程實際的需要,加之設(shè)備的運行及制作成本高,一定程度上制約著RP技術(shù)的普遍推廣。隨著研究的不斷深入,制約快速成型發(fā)展的因素會逐步解決,應(yīng)用領(lǐng)域會不斷得到拓展。</p&g

23、t;<p><b>　　1.模具的拆裝</b></p><p>　　模具拆裝在學(xué)習(xí)模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計知識之時，有明顯的作用。通過對壓鑄模具的拆裝，可以進一步了解模具的結(jié)構(gòu)及工作原理，了解模具的零部件在模具中的作用，零部件相互間的裝配關(guān)系，掌握模具的裝配過程、方法和各裝配工具的使用。</p><p>　　1.1模具拆裝的目的和要求</p><

24、;p>　　模具拆裝的目的：通過對模具的拆卸和裝配，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生能夠綜合運用已學(xué)知識和技能；對模具典型結(jié)構(gòu)及零部件裝配有全面的認識，為理論課的學(xué)習(xí)和模具設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　模具拆裝的要求：掌握典型壓鑄模具的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、模具零部件的功用、相互間的配合關(guān)系以及模具零件的加工要求；能正確地使用模具裝配常用的工具和輔具；能正確地草繪模具結(jié)構(gòu)圖、部件

25、圖和零件圖；掌握模具裝拆一般步驟和方法；通過觀察模具的結(jié)構(gòu)能分析出零件的形狀；能對所拆裝的模具結(jié)構(gòu)提出自己的改進方案；能正確描述出該模具的動作過程。</p><p>　　1.2模具拆裝前的準備</p><p><b>　　拆裝的模具一套</b></p><p>　　拆裝的工具游標卡尺、角尺、內(nèi)六角扳手、平行鐵、臺虎鉗、錘子、銅棒等常用鉗工工具。

26、</p><p>　　1.3模具拆裝的內(nèi)容和步驟</p><p>　　1.3.1對模具結(jié)構(gòu)的觀察分析</p><p>　　接到具體要拆裝的模具后，需進行仔細觀察分析，并做好記錄：</p><p>　　(1)模具類型分析對給定模具進行模具類型分析與確定。</p><p>　　(2)工序與制件的分析，通過對模具分析，了解模

27、具所完成的工序 </p><p>　　(3)模具的工作原理，對于壓鑄模具，要求分析其澆注系統(tǒng)類型、分型面及分型方式，頂出系統(tǒng)類型等。</p><p>　　(4)模具的零部件分析并記錄模具各零件的名稱、功用、相互間裝配關(guān)系。</p><p>　　1.3.2擬定模具拆卸順序及方法</p><p>　　擬定模具拆卸順序及方法，按拆模順序?qū)⒛＞?/p>

28、拆為幾個部件，再將其分解為單個零件深入了解。</p><p>　?。?）拆卸模具之前，應(yīng)先分清可拆卸件和不可拆卸件，針對各種模具須具體分析其結(jié)構(gòu)特點，制定模具拆卸順序及方法的方案，提請指導(dǎo)教師審查同意后方可拆卸。</p><p>　?。?）拆卸時一般首先將上下模分開，然后分別將上下模作緊固用的緊固螺釘擰松，再打出銷釘，用拆卸工具將模芯各板塊拆下，最后從固定板中壓出動模、動定模等，達到可拆卸

29、件全部分離。</p><p>　　對于壓鑄模先將動模和定模分開，分別將動、定模的緊固螺釘擰松，再打出銷釘，用拆卸工具將模具各主要板塊拆下，然后從定模板上拆下主澆注系統(tǒng)，從動模板上拆下推出系統(tǒng)，拆散推出系統(tǒng)各零件，從固定板中壓出型芯等零件，有側(cè)面分型系統(tǒng)時，拆下側(cè)面分型系統(tǒng)各零件 。</p><p><b>　?。?）拆卸模具</b></p><p&

30、gt;　?、侔此鶖M拆卸順序進行模具拆卸。要求分析拆卸連接件的受力情況，對所拆下的每一個零件進行觀察、測量并做記錄。記錄拆下零件的位置，按一定順序擺放好，避免在組裝時出現(xiàn)錯誤或漏裝零件。</p><p>　?、诓鹦蹲⒁馐马?。準確使用拆卸工具和測量工具，拆卸配合時要分別采用拍打、壓出等不同方法對待不同的配合關(guān)系的零件。注意保護模具，使其受力平衡，切不可盲目用力敲打，嚴禁用鐵铘頭直接敲打模具零件。不可拆卸的零件和不宜拆

31、卸的零件不要拆卸。拆卸過程中特別要注意操作安全，避免損壞模具各器械。拆卸遇到困難時分析原因，并請教指導(dǎo)教師。遵守課堂紀律，服從教師的安排。 </p><p>　?。?）擬定模具裝配順序及方法</p><p>　　把已拆卸的模具零件清洗后，按先拆的零件后裝，后拆的零件先裝為一般原則制訂裝配順序。 </p><p>　?、侔错樞蜓b配模具按擬定的順序?qū)⑷磕＞?/p>

32、零件裝回原來位置。注意正反方向，防止漏裝，其他注意事項與拆卸模具相同，遇到零件受損不能進行裝配時應(yīng)在老師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)用工具修復(fù)受損零件后再裝配。</p><p>　?、谘b配后檢查 觀察裝配后模具是否與拆卸前一致，檢查是否有錯裝和</p><p><b>　　漏裝等現(xiàn)象。</b></p><p>　　1.4模具拆裝時的注意事項</p>

33、;<p>　　拆卸和裝配模具時，首先應(yīng)仔細觀察模具，務(wù)必搞清楚模具零部件的相互裝配關(guān)系和緊固方法，并按鉗工的基本方法進行，以免損壞模具零件。 </p><p>　　在拆裝過程中，切忌損壞模具零件，對老師指出不能拆卸的部位，不能強行拆卸。拆卸過程中對少量損傷的零件應(yīng)及時修復(fù)，嚴重損壞的零件應(yīng)更換。</p><p>　　注意模具的維護與保養(yǎng)。</p><p

34、><b>　　2.模具的測量</b></p><p>　　一般來講，由于模具的零部件多，裝配復(fù)雜，從生產(chǎn)實際和測量成本來講盡量采用常規(guī)測量工具。如游標卡尺、千分尺、量規(guī)、測微儀、塞尺、量塊等。當(dāng)然還有形位誤差測量工具。如三坐標測量機、工具顯微鏡等。</p><p>　　由于模具的零部件復(fù)雜與繁多，所以本文就只對壓鑄模具的動模與定模進行測量，因此必須了解與熟悉測量

35、工具三坐標測量機。</p><p><b>　　2.1三坐標測量機</b></p><p>　　三坐標測量機（Checking and Measuring Machine）是一種以精密機械為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、光柵與激光干涉技術(shù)等先進技術(shù)的檢測儀器，其精度高于一般的數(shù)控機床，被廣泛應(yīng)用在模具、汽車、航空、航天、機械等制造業(yè)，可對產(chǎn)品的幾何尺寸和形位公

36、差進行精確檢測。工業(yè)發(fā)達國家，測量機已經(jīng)非常普及，大約每七臺數(shù)控機床要配備一臺三坐標測量機。三坐標測量機的主要功能是：</p><p>　　（1）可實現(xiàn)空間坐標點的測量，可方便的測量各種零件的三維輪廓尺寸、位置精度等。測量精確可靠，萬能性強。</p><p>　?。?）由于計算機的引入，可方便的進行數(shù)字運算與程序控制，并具有很高的智能化程度。因此它不僅可方便地進行空間三維尺寸的測量，還可實

37、現(xiàn)主動測量和自動檢測。</p><p>　?。?）三坐標測量機除了具備常規(guī)的幾何尺寸和形位公差檢測功能外，在逆向工程技術(shù)和曲面坐標檢測方面具有特殊的優(yōu)勢。</p><p>　　三坐標測量機充分顯示了在測量方面的萬能性、測量對象的多樣性。在模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。</p><p>　　三坐標測量機充分顯示了在測量方面的萬能性、測量對象的多樣性。在模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。&

38、lt;/p><p>　　2.1.1三坐標測量機的分類及構(gòu)成</p><p>　　1．三坐標測量機分類</p><p>　　三坐標測量機按其工作方式可分為:點位測量方式和連續(xù)掃描測量方式。點位測量方式是由測量機采集零件表面上一系列有意義的空間點，通過數(shù)學(xué)處理，求出這些點所組成的特定幾何元素的形狀和位置。連續(xù)掃描測量方式是對曲線、曲面輪廓進行連續(xù)測量，多為大、中型測量機。&

39、lt;/p><p>　　三坐標測量機按結(jié)構(gòu)分類，有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂（單臂或懸臂）、坐標鏜床式式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式（如機械式）與非接觸式（如光學(xué)式）兩種。</p><p>　　按測量范圍可分為大型、中型和小型。</p><p>　　按測量精度可分為精密型（計量型），一般放在有恒溫條件的計量室，用于精密測量，分辨能力為0.5μm～

40、2μm 。另一類為生產(chǎn)型，一般放在生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程檢測，分辨能力5μm或10μm。</p><p>　　2．三坐標測量機的構(gòu)成</p><p>　　三坐標測量機的結(jié)構(gòu)形式如圖2.1.1所示，是由三個正交的直線運動軸構(gòu)成的，這三個坐標軸的相互配置位置對測量機的精度以及對被測工件的適應(yīng)性影響較大。三坐標測量機的基本構(gòu)成主要由測量機主體、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。</p&

41、gt;<p>　　a、b）懸臂式；c、d）橋式；e、f ）龍門式；g）立柱式；h）坐標鏜床式 </p><p>　　圖3.1.1三坐標測量機的構(gòu)成 </p><p>　?。?）三坐標測量機的主體</p><p>　　測量機主體包括沿X軸移動的主滑架，沿Y向移動的副滑架，測頭安裝在沿z向移動軸上，測量工作臺。</p><p&

42、gt;　　（2）三坐標測量機的測量系統(tǒng)</p><p>　　三坐標測量機的測量系統(tǒng)包括測頭和標尺。</p><p>　?、贅顺呦到y(tǒng) 是用來度量各軸的坐標數(shù)值的。目前三坐標測量機上使用的標尺大多的是光柵尺，有些測量機使用了同步感應(yīng)器，為了達到更高的精度，有的測量機甚至使用了激光干涉儀。測頭是三坐標測量機用來拾取信號的，因而測頭的性能直接影響測量精度和測量效率，沒有先進的測頭就無法充分發(fā)揮測

43、量機的功能。</p><p>　?、跍y頭 測頭的類型按測量方法可分接觸式和非接觸式兩類。在接觸式測量頭中又分機械式測頭和電氣式測頭。此外，生產(chǎn)型測量機還配有專用測頭式切削工具，如專用銑削頭和氣動鉆頭等。</p><p>　　三坐標測量機控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)</p><p>　?、倏刂葡到y(tǒng) 控制系統(tǒng)是三坐標測量機的關(guān)鍵組成部分之一。其主要功能是：讀取空間坐標值，

44、控制測量瞄準系統(tǒng)對測頭信號進行實時響應(yīng)與處理，控制機械系統(tǒng)實現(xiàn)測量所必需的運動，實時監(jiān)控坐標測量機的狀態(tài)以保障整個系統(tǒng)的安全性與可靠性等。</p><p>　　三坐標測量機分為手動型、機動型和CNC型。早期的坐標測量機以手動型和機動型為主，其測量是由操作者直接手動或通過操縱桿完成各個點的采樣，然后在計算機中進行數(shù)據(jù)處理。隨著計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，CNC型控制系統(tǒng)變得日益普及，它是通過程序來控制坐標測量機自動

45、進給和進行數(shù)據(jù)采樣，同時在計算機中完成數(shù)據(jù)處理。圖2.1.2為系統(tǒng)控制原理圖。</p><p>　　圖2.1.1系統(tǒng)控制原理圖</p><p>　　②數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計算機、專用的軟件系統(tǒng)、專用程序或程序包。計算機是三坐標測量機的控制中心，用于控制全部測量操作、數(shù)據(jù)處理和輸入輸出。</p><p>　　在用于檢測時通過該系統(tǒng)，操作者可以在該系統(tǒng)內(nèi)手動

46、編制檢測程序（對話式窗口編程）、自動編制程序（通過引入CAD模型自動生成檢測程序）、自學(xué)習(xí)編程（機器記下所有指令代碼，在多批次重復(fù)檢測時，不需再編程）、脫機編程（在該系統(tǒng)外部編制好程序通過公用結(jié)口引入）。</p><p>　　在進行檢測時可以根據(jù)定義對檢測的尺寸、形位誤差進行處理，有的還可以對結(jié)果加以判斷和調(diào)整。在用于測量時，該系統(tǒng)可以進行大量的數(shù)據(jù)處理并通過內(nèi)部的幾何元素定義生成相應(yīng)的幾何體，然后通過公共接口傳

47、出該系統(tǒng)以作他用。</p><p>　　2.1.2三坐標測量機的測量應(yīng)用</p><p>　　目前機械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等都廣泛使用三坐標測量機，三坐標測量機已成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的測量設(shè)備。 </p><p>　　1.可用于加工的輕型三坐標測量機</p><p>　　三坐標測量機除用于零件的測量

48、外，還可用于如劃線、打沖眼、鉆孔、微量銑削及末道工序精加工等輕型加工，在模具制造中可用于模具的安裝、裝配。</p><p>　　2.多種幾何量的測量</p><p>　　測量前必須建立坐標系，并根據(jù)被測件的形狀特點選擇測頭并進行測頭的定義和校驗，并對被測件的安裝位置進行找正。</p><p><b>　?。?）坐標系的概念</b></p&

49、gt;<p><b>　?、贆C床坐標系　</b></p><p>　　也稱作絕對坐標系。機床坐標系是測量機出廠時設(shè)定，它的原點一般是在Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）標尺的初始端。一般在測量機初始啟動時，都要“回零”，就是初始化回原點。如果不能正?；亓?，測量機軟件或硬件上存在某種錯誤。一般在較低端的測量機（如較一般的劃線機）上會用到機床坐標系，它需要操作者將工件的某軸線擺放到機床坐標系

50、的相應(yīng)軸線平行，然后建立相對坐標系再測量。</p><p><b>　?、诠ぜ鴺讼怠?lt;/b></p><p>　　測量時一般都用工件坐標系，該坐標系是操作者在制件檢測前生成的坐標系。對于某些大型測量機，在需要承載能力較大的情況下，床身和工作臺分開安裝，也就是說工作臺的變形、破壞不會影響到測量機本身的精度，此時必須用到工件坐標系。</p><p&g

51、t;　　工件測量坐標系設(shè)定后，即可調(diào)用測量指令進行測量。</p><p>　?。?）角度的校驗和觸頭的定義</p><p>　　在觸頭更換后，系統(tǒng)啟動需要把觸頭的定義輸入到指定的地方，由于一般系統(tǒng)采用的自動補償接觸檢測、測量，也就是說實際上檢測、測量的是接觸頭的球心，得到的結(jié)果是系統(tǒng)自動“加了一個半徑”。</p><p>　　觸頭或加長桿更換后或在初次進行零件檢測、

52、測量時必須要對側(cè)頭的各個擺角進行校驗，否者會在不同的角度測量（檢測）同一點值時出現(xiàn)偏差，這個偏差跟加長桿、探針長度、接觸頭的大小都有關(guān)系。一般大部分測量機廠家都是用標準球（也叫基準球）進行校驗。</p><p><b>　?。?）工件找正</b></p><p>　　零件的找正是指在測量機上用數(shù)學(xué)方法為工件的測量建立新的坐標基準。測量時，工件任意地放在工作臺上，其基準

53、線或基準面與測量機的坐標軸（x、y、z軸的移動方向）不需要精確找正，為了消除這種基準不重合對測量精度的影響，用計算機對其進行坐標轉(zhuǎn)換，根據(jù)新基準計算校正測量結(jié)果。</p><p>　　零件找正的主要步驟有：①確定初始參考坐標系。②運行找正程序。③選定第一坐標軸。④調(diào)用相應(yīng)子程序進行測量并存儲結(jié)果。⑤選第二坐標軸。⑥調(diào)用相應(yīng)子程序進行測量并存儲結(jié)果。對于三維找正中的第三軸，系統(tǒng)自動根據(jù)右手坐標準則確定。</p

54、><p><b>　?。?）觸頭選用</b></p><p>　　對于測量工件的材質(zhì)、測量零件的形狀、測量部位在測量前都是觸頭選擇的因素。</p><p><b>　?。?）觸頭運動方式</b></p><p>　　觸頭在測量時，在運動方向的選擇上必須要在理論上保證測量數(shù)據(jù)的可靠性及準確度。</p

55、><p><b>　　3.實物程序編制</b></p><p>　　對于在數(shù)控機床上加工的形狀復(fù)雜的零件，當(dāng)其形狀難于建立數(shù)學(xué)模型使程序編制困難時，常常可以借助于測量機。通過對木質(zhì)、塑料、粘土或石膏制的模型或?qū)嵨锏臏y量，得到加工面幾何形狀的各項參數(shù)，經(jīng)過實物程序軟件系統(tǒng)的處理，輸出所需結(jié)果。例如高速數(shù)字化掃描機實際上是一臺連續(xù)掃描測量方式坐標測量機，主要用于對模具未知曲面

56、進行掃描測量，可將測得的數(shù)據(jù)存入計算機，根據(jù)模具制造需要，實現(xiàn)</p><p>　?。?）對掃描模型進行陰、陽模轉(zhuǎn)換，生成需要的CNC加工程序。</p><p>　?。?）借助繪圖設(shè)備和繪圖軟件得到復(fù)雜零件的設(shè)計圖樣即生成各種CAD數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　2.2零件的測量</b></p><p>　　利用三坐

57、標測量機測繪出模具部件的尺寸，其中重點記錄動模與定模的尺 寸。</p><p><b>　　3.模具的加工</b></p><p>　　用三坐標測量機測量出模具中動模與定模的尺寸數(shù)據(jù)之后，利用pro/E軟件將動模與定模的三維實體模型繪制出來，然后運用快速成型機將模具做出來。</p><p>　　3.1 快速成型技術(shù)簡介</p&g

58、t;<p>　　快速成型(Rapid Prototyping)是上世紀80年代末及90 年代初發(fā)展起來的 新興制造技術(shù)，是由三維CAD模型直接驅(qū)動的快速制造任意復(fù)雜形狀三維實體的總稱。它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，是先進制造技術(shù)的重要組成部分。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。&l

59、t;/p><p>　　與傳統(tǒng)制造方法不同，快速成型從零件的CAD幾何模型出發(fā)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實體零件。通過與數(shù)控加工、鑄造、金屬冷噴涂、硅膠模等制造手段相結(jié)合，已成為現(xiàn)代模型、模具和零件制造的強有力手段，在航空航天、汽車摩托車、家電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　快速成型技術(shù)自問世以來，得到了迅速的發(fā)展。由于RP技術(shù)可以使數(shù)據(jù)模型

60、轉(zhuǎn)化為物理模型，并能有效地提高新產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的市場競爭力，因而受到越來越多領(lǐng)域的關(guān)注，被一些學(xué)者譽為敏捷制造技術(shù)的使能技術(shù)之一</p><p>　　3.1.1 快速成型的基本原理</p><p>　　與傳統(tǒng)的機械切削加工，如車削、銑削等“材料減削”方法不同的是，“快速成型制造技術(shù)”是靠逐層融接增加材料來生成零件的，是一種“材料迭加”的方法，快速成型技術(shù)采用離

61、散/堆積成型原理，根據(jù)三維CAD模型，對于不同的工藝要求，按一定厚度進行分層，將三維數(shù)字模型變成厚度很薄的二維平面模型。再將數(shù)據(jù)進行一定的處理，加入加工參數(shù)，在數(shù)控系統(tǒng)控制下以平面加工方式連續(xù)加工出每個薄層，并使之粘結(jié)而成形。實際上就是基于“生長”或“添加”材料原理一層一層地離散疊加，從底至頂完成零件的制作過程?？焖俪尚陀泻芏喾N工藝方法，但所有的快速成型工藝方法都是一層一層地制造零件，所不同的是每種方法所用的材料不同，制造每一層添加材料

62、的方法不同。該技術(shù)的基本特征是“分層增加材料”，即三維實體由一系列連續(xù)的二維薄切片堆疊融接而成。如圖4.1.1所示。</p><p>　　3.1.2快速成型的工藝過程</p><p>　　（1）三維模型的構(gòu)造：按圖紙或設(shè)計意圖在三維CAD設(shè)計軟件中設(shè)計出該零件的CAD實體文件。一般快速成型支持的文件輸出格式為STL模型，即對實體曲面做近似的所謂面型化處理，是用平面三角形面片近似模型表面。以

63、簡化CAD模型的數(shù)據(jù)格式。便于后續(xù)的分層處理。由于它在數(shù)據(jù)處理上較簡單，而且與CAD系統(tǒng)無關(guān)，所以很快發(fā)展為快速成型制造領(lǐng)域中CAD系統(tǒng)與快速成型機之間數(shù)據(jù)交換的標準，每個三角面片用四個數(shù)據(jù)項表示。即三個頂點坐標和一個法向矢量，整個CAD模型就是這樣一個矢量的集合。在一般的軟件系統(tǒng)中可以通過調(diào)整輸出精度控制參數(shù)，減小曲面近似處理誤差。如Pre/1E軟件是通過選定弦高值作為逼近的精度參數(shù)。</p><p>　?。?

64、）三維模型的離散處理（切片處理）：在選定了制作(堆積)方向后，通過專用的分層程序?qū)⑷S實體模型(一般為STL模型)進行一維離散，即沿制作方向分層切片處理，獲取每一薄層片截面輪廓及實體信息。分層的厚度就是成型時堆積的單層厚度。由于分層破壞了切片方向CAD模型表面的連續(xù)性，不可避免地丟失了模型的一些信息，導(dǎo)致零件尺寸及形狀誤差的產(chǎn)生。所以分層后需要對數(shù)據(jù)作進一步的處理，以免斷層的出現(xiàn)。切片層的厚度直接影響零件的表面粗糙度和整個零件的型面精度

65、，每一層面的輪廓信息都是由一系列交點順序連成的折線段構(gòu)成。所以，分層后所得到的模型輪廓已經(jīng)是近似的，層與層之間的輪廓信息已經(jīng)丟失，層厚越大丟失的信息越多，導(dǎo)致在成型過程中產(chǎn)生了型面誤差。</p><p>　?。?）成型制作：把分層處理后的數(shù)據(jù)信息傳至設(shè)備控制機，選用具體的成型工藝，在計算機的控制下，逐層加工，然后反復(fù)疊加，最終形成三維產(chǎn)品。</p><p>　?。?）后處理：根據(jù)具體的工藝

66、，采用適當(dāng)?shù)暮筇幚矸椒?，改善樣品性能?lt;/p><p>　　3.1.3快速成型技術(shù)的特點</p><p>　　與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下特點：</p><p>　　1.自由成型制造：自由成型制造也是快速成型技術(shù)的另外一個用語。作為快速成型技術(shù)的特點之一的自由成型制造的含義有兩個方面：一是指無需要使用工模具而制作原型或零件，由此可以大大縮短新產(chǎn)品的

67、試制周期，并節(jié)省工模具費用；二是指不受形狀復(fù)雜程度的限制，能夠制作任何形狀與結(jié)構(gòu)、不同材料復(fù)合的原形或零件。</p><p>　　2.制造效率快：從CAD數(shù)?；?qū)嶓w反求獲得的數(shù)據(jù)到制成原形，一般僅需要數(shù)小時或十幾小時，速度比傳統(tǒng)成型加工方法快的多。該項目技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中改善了設(shè)計過程的人機交流，縮短了產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)周期。以快速成型機為母模的快速模具技術(shù)，能夠在幾天內(nèi)制作出所需材料的實際產(chǎn)品，而通過傳統(tǒng)的鋼質(zhì)模具

68、制作產(chǎn)品，至少需要幾個月的時間。該項技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和企業(yè)研制新產(chǎn)品的風(fēng)險。</p><p>　　3.由CAD模型直接驅(qū)動：無論哪種RP制造工藝，其材料都是通過逐點、逐層以添加的方式累積成型的。無論哪種快速成型制造工藝，也都是通過CAD數(shù)字模型直接或者間接地驅(qū)動快速成型設(shè)備系統(tǒng)進行制造的。這種通過材料添加來制造原形的加工方式是快速成型技術(shù)區(qū)別傳統(tǒng)的機械加工方式的顯著特征。這種由CAD數(shù)字模型

69、直接或者間接地驅(qū)動快速成型設(shè)備系統(tǒng)的原形制作過程也決定了快速成型的制造快速和自由成型的特征。 </p><p>　　4.技術(shù)高度集成：當(dāng)落后的計算機輔助工藝規(guī)劃（Computer Aided Process Planning,CAPP）一直無法實現(xiàn)CAD與CAM一體化的時候，快速成型技術(shù)的出現(xiàn)較好的填補了CAD與CAM之間的縫隙。新材料、激光應(yīng)用技術(shù)、精密伺候驅(qū)動技術(shù)、計算機技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等的高度集成，共同支撐

70、了快速成型技術(shù)的實現(xiàn)。</p><p>　　5.經(jīng)濟效益高：快速成型技術(shù)制造原型或零件，無須工模具，也與成型或零件的復(fù)雜程度無關(guān)，與傳統(tǒng)的機械加工方法相比，其原型或零件本身制作過程的成本顯著降低。此外，由于快速成型在設(shè)計可視化、外觀評估、裝配及功能檢驗以及快速模具母模的功用，能夠顯著縮短產(chǎn)品的開發(fā)試制周期，也帶來了顯著的時間效益。也正是因為快速成型技術(shù)具有突出的經(jīng)濟效益，才使得該項技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，便得到了制造業(yè)的高

71、度重視和迅速而廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　6.精度不如傳統(tǒng)加工；數(shù)據(jù)模型分層處理時不可避免的一些數(shù)據(jù)丟失外加分層制造必然產(chǎn)生臺階誤差，堆積成形的相變和凝固過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也會引起翹曲變形，這從根本上決定了RP造型的精度極限。</p><p>　　3.2 RP工藝方法簡介</p><p>　　目前快速成型主要工藝方法及其分類見圖3.2所示。下面主要介紹目前較為常

72、用的工藝方法。</p><p>　　3.2.1典型RP工藝方法簡介</p><p>　　1.光固化法(SLA)</p><p>　　光固化法(SLA)是目前最為成熟和廣泛應(yīng)用的一種快速成型制造工藝（如圖4.3）。這種工藝以液態(tài)光敏樹脂為原材料，在計算機控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓軌跡對液態(tài)樹脂逐點掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應(yīng)，從而形

73、成零件的一個薄層截面。完成一個掃描區(qū)域的液態(tài)光敏樹脂固化層后，工作臺下降一個層厚，使固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂然后重復(fù)掃描、固化，新固化的一層牢固地粘接在一層上，如此反復(fù)直至完成整個零件的固化成型如圖4.3。</p><p>　　SLA工藝的優(yōu)點是精度較高，一般尺寸精度可控制在0.01mm;表面質(zhì)量好;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復(fù)雜、精細的零件;設(shè)備市場占有率很高。缺點是需要設(shè)計支撐;可

74、以選擇的材料種類有限;制件容易發(fā)生翹曲變形;材料價格較昂貴。</p><p>　　該工藝適合比較復(fù)雜的中小型零件的制作。</p><p>　　2.選擇性激光燒結(jié)法(SLS,Selective Laser Sintering) </p><p>　　選擇性激光燒結(jié)法(SLS)是在工作臺上均勻鋪上一層很薄(100μ-200μ)的作金屬(或金屬)粉末，激光束在計算機控制下

75、按照零件分層截面輪廓逐點地進行掃描、燒結(jié)，使粉末固化成截面形狀。完成一個層面后工作臺下降一個層厚，滾動鋪粉機構(gòu)在已燒結(jié)的表面再鋪上一層粉末進行下一層燒結(jié)。未燒結(jié)的粉末保留在原位置起支撐作用，這個過程重復(fù)進行直至完成整個零件的掃描、燒結(jié)，去掉多余的粉末，再進行打磨、烘干等處理后便獲得需要的零件。用金屬粉或陶瓷粉進行直接燒結(jié)的工藝正在實驗研究階段，它可以直接制造工程材料的零件如圖4.4。</p><p>　　SLS工

76、藝的優(yōu)點是原型件機械性能好，強度高;無須設(shè)計和構(gòu)建支撐;可選材料種類多且利用率高(100%)。缺點是制件表面粗糙，疏松多孔，需要進行后處理;制造成本高。</p><p>　　采用各種不同成分的金屬粉末進行燒結(jié)，經(jīng)滲銅等后處理特別適合制作功能測試零件;也可直接制造金屬型腔的模具。采用蠟粉直接燒結(jié)適合于小批量比較復(fù)雜的中小型零件的熔模鑄造生產(chǎn)。</p><p>　　3.熔融沉積成型法(FDM,

77、Fused Deposition Modeling)</p><p>　　這種工藝是通過將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預(yù)定軌跡，以固定的速率進行熔體沉積（如圖4.5）。每完成一層，工作臺下降一個層厚進行迭加沉積新的一層，如此反復(fù)最終實現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動成型材料的溫度剛好在熔點之上(比熔點高1℃左右)。其每一層片的厚度由擠出絲的的直徑?jīng)Q定，通常是

78、0.25~0.50mm。</p><p>　　FDM的優(yōu)點是材料利用率高;材料成本低;可選材料種類多;工藝簡潔。缺點是精度低;復(fù)雜構(gòu)件不易制造，懸臂件需加支撐;表面質(zhì)量差。該工藝適合于產(chǎn)品的概念建模及形狀和功能測試，中等復(fù)雜程度的中小原型，不適合制造大型零件。</p><p>　　4.分層實體制造法（LOM, Laminated Object Manufacture）</p>

79、<p>　　LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過加熱輥加熱粘接在一起，位于上方的激光切割器按照CAD分層模型所獲數(shù)據(jù)，用激光束將紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層紙再疊加在上面，通過熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割，如此反復(fù)逐層切割、粘合、切割……直至整個模型制作完成如圖4.6。</p><p>　　LOM工藝優(yōu)點是無需設(shè)計和構(gòu)建支撐;只需切割輪廓，無需填充掃描;制件的內(nèi)應(yīng)力和

80、翹曲變形小;制造成本低。缺點是材料利用率低，種類有限;表面質(zhì)量差;內(nèi)部廢料不易去除，后處理難度大。該工藝適合于制作大中型、形狀簡單的實體類原型件，特別適用于直接制作砂型鑄造模。</p><p>　　5.三維印刷法(3DP,Three Dimensional Printing )</p><p>　　三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點噴射粘合劑來粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過程與SL

81、S相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機噴射結(jié)合劑。</p><p>　　該技術(shù)制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復(fù)合材多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性。</p><p>　　3.2.2 典型快速成型工藝比較</p><p>　　幾種典型的快速成型工藝比較如表3.2.2所示：</p><p>　　

82、3.3快速成型技術(shù)的優(yōu)點</p><p>　　（1）快速成型作為一種使設(shè)計概念可視化的重要手段，計算機輔助設(shè)計零件的實物模型可以在很短時間內(nèi)被加工出來，從而可以很快對加工能力和設(shè)計結(jié)果進行評估。</p><p>　　（2）由于快速成型技術(shù)是將復(fù)雜的三維型體轉(zhuǎn)化為兩維截面來解決，因此，它能制造任意復(fù)雜型體的高精度零件，而無須任何工裝模具。</p><p>　?。?）快

83、速成型作為一種重要的制造技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)牟牧希@種原型可以被用在后續(xù)生產(chǎn)操作中以獲得最終產(chǎn)品。</p><p>　?。?）快速成型操作可以應(yīng)用于模具制造，可以快速、經(jīng)濟地獲得模具。</p><p>　　（5）產(chǎn)品制造過程幾乎與零件的復(fù)雜性無關(guān)，可實現(xiàn)自由制造,這是傳統(tǒng)制造方法無法比擬的。</p><p>　　3.4快速成型技術(shù)在發(fā)展中所存在的主要問題</p&g

84、t;<p>　　在制造業(yè)日趨國際化的狀況下，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和減少開發(fā)新產(chǎn)品投資風(fēng)險，成為企業(yè)賴以生存的關(guān)鍵。因此，快速成型、快速制模、快速制造技術(shù)將會得到進一步發(fā)展。</p><p>　　3.4.1快速成型技術(shù)研究中存在的問題</p><p>　?。?）材料問題.目前快速成型技術(shù)中成型材料的成型性能大多不太理想，成型件的物理性能不能滿足功能性、半功能性零件的要求，必須借助于

85、后處理或二次開發(fā)才能生產(chǎn)出令人滿意的產(chǎn)品。由于材料技術(shù)開發(fā)的專門性，一般快速成型材料的價格都比較貴，造成生產(chǎn)成本提高。</p><p>　?。?）高昂的設(shè)備價格.快速成型技術(shù)是綜合計算機、激光、新材料、CAD/CAM集成等技術(shù)而形成的一種全新的制造技術(shù)，是高科技的產(chǎn)物，技術(shù)含量較高，所以，目前快速成型設(shè)備的價格較貴，限制了快速成型技術(shù)的推廣應(yīng)用。</p><p>　　（3）功能單一.現(xiàn)有快

86、速成型機的成型系統(tǒng)都只能進行一種工藝成型，而且大多數(shù)只能用一種或少數(shù)幾種材料成型。這主要是因為快速成型技術(shù)的專利保護問題，各廠家只能生產(chǎn)自己開發(fā)的快速成型工藝成型設(shè)備，隨著技術(shù)的進步，這種保護體制已成為快速成型技術(shù)集成的障礙。</p><p>　?。?）成型精度和質(zhì)量問題.由于快速成型的成型工藝發(fā)展還不完善，特別是對快速成型軟件技術(shù)的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用的需要，不

87、能作為功能性零件，只能作原型使用。為提高成型件的精度和表面質(zhì)量，必須改進成型工藝和快速成型軟件。</p><p>　　(5) 應(yīng)用問題.雖然快速成型技術(shù)在航空航天、汽車、機械、電子、電器、醫(yī)學(xué)、玩具、建筑、藝術(shù)品等許多領(lǐng)域都已獲得了廣泛應(yīng)用，但大多僅作為原型件進行新產(chǎn)品開發(fā)及功能測試等，如何生產(chǎn)出能直接使用的零件是快速成型技術(shù)面臨的一個重要問題。隨著快速成型技的進一步推廣應(yīng)用，直接零件制造是快速成型技術(shù)發(fā)展的必然

88、趨勢。</p><p>　　(6) 軟件問題。隨著快速成型技術(shù)的不斷發(fā)展，快速成型技術(shù)的軟件問題越來越突出，快速成型軟件系統(tǒng)不但是實現(xiàn)離散/堆積成型的重要環(huán)節(jié)，對成型速度，成型精度，零件表面質(zhì)量等方面都有很大影響，軟件問題已成為快速成型技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。</p><p>　　3.4.2 快速成型技術(shù)軟件系統(tǒng)存在的問題</p><p>　?。?）快速成型軟件大多是隨

89、機安裝，無法進行二次開發(fā)</p><p>　?。?）各公司的軟件都是自行開發(fā)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口</p><p>　?。?）隨機攜帶的快速成型軟件都只能完成一種工藝的數(shù)據(jù)處理和控制成型</p><p>　?。?）已商品化的通用性軟件價格較貴，功能單一，只能進行模型顯示、加支撐、錯誤檢驗與修正等中的一種或幾種功能，而且也存在數(shù)據(jù)接口問題，不易集成。</p>

90、<p>　?。?）商品化的軟件還不完善，不能滿足當(dāng)前快速成型技術(shù)對成型速度、成型精度和質(zhì)量的要求。</p><p>　?。?）當(dāng)前的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型缺陷較多，對CAD模型的描述不夠精確，從而影響了快速成型的成型精度和質(zhì)里。</p><p>　　3.5 快速成型技術(shù)的發(fā)展方向</p><p>　　RP技術(shù)雖然有其巨大的優(yōu)越性，但是也有它的局限性，由于可成型材

91、料有限，零件精度低，表面粗糙度高，原型零件的物理性能較差，成型機的價格較高，運行制作的成本高等，所以在一定程度上成為該技術(shù)的推廣普及的瓶頸。從目前國內(nèi)外RP 技術(shù)的研究和應(yīng)用狀況來看，快速成型技術(shù)的進一步研究和開發(fā)的方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　?。?）大力改善現(xiàn)行快速成型制作機的制作精度、可靠性和制作能力，提高生產(chǎn)效率，縮短制作周期。尤其是提高成型件的表面質(zhì)量、力學(xué)和物理性能，為進一步進行模具

92、加工和功能試驗提供平臺。</p><p>　?。?）開發(fā)性能更好的快速成型材料。材料的性能既要利于原型加工，又要具有較好的后續(xù)加工性能，還要滿足對強度和剛度等不同的要求。</p><p>　?。?）提高RP 系統(tǒng)的加工速度和開拓并行制造的工藝方法。目前即使是最快的快速成型機也</p><p>　　難以完成象注塑和壓鑄成型的快速大批量生產(chǎn)。將來的快速成型機需要向快速和

93、多材料的制造系統(tǒng)發(fā)展，以便可以直接面向產(chǎn)品制造。</p><p>　　（4）開發(fā)用于快速成型的RPM 軟件。這些軟件有快速高精度直接切片軟件，快速造型制造和后續(xù)應(yīng)用過程中的精度補償軟件，考慮快速成型原型制造和后續(xù)應(yīng)用的CAD 等。</p><p>　?。?）開發(fā)新的成型能源。目前大多數(shù)成型機都是以激光作為能源，而激光系統(tǒng)的價格和維修費用昂貴，并且傳輸效率較低。這方面也需要得到改善和發(fā)展。&

94、lt;/p><p>　?。?）RPM 與CAD、CAM、CAPP、CAE 以及高精度自動測量、逆向工程的集成一體化。該項技術(shù)可以大大提高新產(chǎn)品的第一次投入市場就十分成功的可能性，也可以快速實現(xiàn)反求工程。</p><p>　　（7）研制新的快速成型方法和工藝。除了目前SLA、LOM、SLS、FDM 外，直接金屬成型工藝將是以后的發(fā)展焦點。</p><p>　?。?）提高網(wǎng)

95、絡(luò)化服務(wù)，進行遠程控制，實現(xiàn)全球化異地協(xié)同合作。</p><p><b>　　4實驗結(jié)果分析</b></p><p>　　4.1 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　目前我國的壓鑄模具生產(chǎn)水平還有待進一步提高，壓鑄模具的發(fā)展對于提高我國內(nèi)的模具和鑄造產(chǎn)業(yè)具有十分重要的產(chǎn)業(yè)。本課題為壓鑄模具的快速成型技術(shù)研究，其主要內(nèi)容為從給定的實物模具出發(fā)，經(jīng)

96、由測量設(shè)備、測量成品取得資料數(shù)據(jù) , 再進入CAD/CAM軟件或?qū)I(yè)技術(shù)軟件,建立工程CAD資料,并以快速成型機制作模型。比較模型與原型，探討快速成型技術(shù)在模具制造行業(yè)所發(fā)揮的重要作用。</p><p>　　4.2 實驗的具體過程</p><p>　　(1)CAD數(shù)字建模</p><p>　　通過模具的二維圖樣，進行三維建模設(shè)計。試驗中畫二維圖樣所需要的原型數(shù)據(jù)是通

97、過接觸式測量中的三坐標測量機（CMM）得到的。三維實體模型的設(shè)計是通過三維繪圖軟件Pro/E進行的。設(shè)計得到的動、定模三維模型如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 動定模的三維模型</p><p>　　STL文件是美國3D Systems公司提出的一種在CAD與RP系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)的格式化文件，由于它格式簡單，并且適用于所有的RP系統(tǒng)和CAD系統(tǒng)，所以已成為快速成型系統(tǒng)中事實上

98、的標準數(shù)據(jù)輸入格式。建模完成后，輸出為快速成型需要的STL格式文件。</p><p><b>　　(2)載入模型</b></p><p>　　將STL格式文件讀入專用的分層軟件，如圖5.2所示，視窗中的長方體框架即為所使用的快速成型機的成型空間。</p><p>　　圖5.2 成型空間</p><p>　　(3)STL

99、文件校驗與修復(fù)</p><p>　　快速成型工藝對STL文件的正確性和合理性有較高的要求，主要是保證STL模型屋裂縫、空洞，無懸面、重疊面和交叉面，以免造成分層后出現(xiàn)不封閉的環(huán)和歧義現(xiàn)象。一般我們通過CAD系統(tǒng)直接輸出為STL模型時，發(fā)生錯誤的概率較小。圖5.3為校驗無誤顯示的信息。</p><p>　　圖5.3 STL文件校驗</p><p><b>

100、　　(4)確定擺放位置</b></p><p>　　STL數(shù)據(jù)校驗無誤后，即可調(diào)整模型制作的擺放方位。調(diào)整擺放方位主要遵循以下幾個依據(jù)：第一是考慮模型表面精度，第二是考慮模型強度，第三是考慮支撐材料的施加，第四是考慮成型所需要的時間。其中考慮模型強度在熔融沉積快速成型中比其他幾種成型工藝顯得更加重要。擺放位置調(diào)整好后，如果需要同時制作多個模型，還需要對調(diào)整好方位的模型進行復(fù)制或者調(diào)入不同的模型對其進行

101、擺放方位調(diào)整并排列。綜合考慮所給壓鑄模具制作時的各種影響因素，確定如圖5.4所示方案為最優(yōu)擺放方位。</p><p>　　圖5.4 擺放方位確定方案</p><p><b>　　(5)確定分層參數(shù)</b></p><p>　　分層參數(shù)的確定就是對加工路徑的規(guī)劃及支撐材料的施加過程。通常情況下，分層參數(shù)是不需要進行改動的，設(shè)備調(diào)試好之后，會保存

102、一個合理的參數(shù)集。如果對成型質(zhì)量有更高的要求，也可以根據(jù)所掌握的參數(shù)設(shè)定經(jīng)驗，進行改動。分層參數(shù)包括層厚參數(shù)、路徑參數(shù)及支撐參數(shù)等。層厚影響著模型制作的表面質(zhì)量及制作的時間，F(xiàn)DM成型中層厚范圍相對于其他幾種工藝較寬，通常為0.1~0.4mm。本實驗所給模型制作的分層參數(shù)如圖5.5所示。</p><p>　　圖5.5 分層參數(shù)確定</p><p><b>　　(6)存儲分層文件

103、</b></p><p>　　分層參數(shù)設(shè)定完畢后，可對模型進行分層。分層完成后得到一個由層片累積起來的模型文件，存儲為所用快速成型機識別的格式，以進行調(diào)用和修改。</p><p><b>　　(7)疊加成型</b></p><p>　　用快速成型機直接進行快速成型加工得到模型。本項目采用快速成型機F-printa，如圖5.6所示，

104、快速成型方法采用熔融沉積快速成型技術(shù)，其技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　系統(tǒng)運行環(huán)境：Windows XP、Windows2000</p><p>　　分層軟件：Aurora</p><p>　　輸入格式：STL文件格式</p><p>　　工作臺行程mm：400×320</p><p>　　成型層厚（Z

105、軸）：0.2~0.4mm</p><p>　　成型精度：±0.2mm/100mm</p><p>　　成型空間：150X200X250mm</p><p><b>　　噴頭系統(tǒng)：雙噴頭</b></p><p>　　ABS成型材料：B601 /B203成型材料</p><p>　　支撐材料

106、：S301支撐材料</p><p>　　圖5.6 實驗所用的快速成型機</p><p>　　首先，打開快速成型機，將設(shè)備和計算機連接起來，并載入前處理生成的切片模型。工作臺清潔后開始系統(tǒng)的初始化，也就是x、y、z軸歸零的過程，之后對成型室進行預(yù)熱，到設(shè)定溫度后便可以執(zhí)行打印模型命令，快速成型機開始自動進行疊層制作。剛開始時應(yīng)注意觀察支撐材料的粘接情況，如果發(fā)現(xiàn)支撐材料并沒有很好地粘接在工

107、作臺上，應(yīng)果斷取消打印。模型成型結(jié)束后，取出模型。整個制作過程的時間為2小時40分。圖5.7為用快速成型機制作出的模型。</p><p>　　圖5.7 壓鑄模具模型</p><p><b>　　(8)后處理</b></p><p>　　FDM工藝成型的模型后處理比較簡單，主要是去除支撐材料，還包括一些必要的如打磨、修補、后固化、拋光和表面強化

108、處理等。</p><p>　　4.3 實驗中存在的問題及解決辦法</p><p>　　(1)進行模型擺放時發(fā)現(xiàn)模型大小超出了如圖5.2所示的長方體框架，不能</p><p><b>　　繼續(xù)進行制作。</b></p><p>　　解決辦法：打開pro/e軟件，載入設(shè)計出的三維實體模型，利用軟件中的編輯—縮放模型命令將模型

109、縮小一半，重新輸出為STL文件。重新載入模型后擺放成功</p><p>　　(2)第一次進行加工，進行到一半的時候通過機器窗口觀察到模型偏離原來的位置，實驗被迫中止。</p><p>　　解決辦法：第一次實驗是將動、定模兩個文件同時載入軟件進行放置的。實驗指導(dǎo)老師分析出現(xiàn)這種情況可能是由于剛開始支撐材料沒有很好的粘接在工作臺上，并且加工范圍過大造成的。第二次實驗先將溫度預(yù)熱到220℃，然后

110、將動、定模分開進行加工，最后成功得到模型。</p><p>　　(3)加工完成后得到的定模模型底部出現(xiàn)凸起變形現(xiàn)象。</p><p>　　解決辦法：第三次實驗嘗試著在定模三維模型底部做了倒角，以減小應(yīng)力。然后重新進行實驗，得到新的模型后發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)象得到改善。</p><p>　　4.4 熔融沉積快速成型工藝因素分析</p><p>　　(1)

111、材料性能的影響</p><p>　　材料性能的變化直接影響成型過程及成型件精度。材料在工藝過程中要經(jīng)過固體—熔體—固體的兩次相變，在凝固過程中，由材料的收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力變形會影響成型件精度。如ABS絲材，其收縮的因素主要有如下兩點：</p><p>　?、贌崾湛s 熱收縮即材料因其固有的熱膨脹率而產(chǎn)生的體積變化，它是收縮產(chǎn)生的最主要原因。由熱收縮引起的收縮量：