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快速成形技术及其在包装机械中的应用

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:97

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  快速成形技术是八十年代后期发展起来的先进制造技术之一市场的严酷竞争要求应尽可能缩短产品的设计和制造周期,同时应尽量降低投资风险。快速成形技术就是在这种环境下应运而生的。由于它适应了市场竞争对制造业的要求,因此得到了飞速发展。
  1. 快速成形技术的特点
  快速成形技术是由CAD模型直接驱动的快制造复杂形状三维物理实体的技术的总称,其基本过程是:首先设计出所需零件的计算机三维模型,然后根据工艺要求,按照一定的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,把原来的三维CACD模型变成一系列的层片;再根据每个层片的轮廓登信息,输入加工参数,自动生成数控代码;最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来,得到一个三维物理实体。这样就将一个物理实体的复杂的三维加工转变成一系列二维层片的加工,因此大大降低了加工难度。由于不需要专用的刀具和夹具,使得成形过程的难度与待成形的物理实体开头的复杂程度无关。目前快捷成形技术包括一切由CAD直接驱动的成形过程。快速成形技术具有以下几个基本特点:
  1) 由CAD模型直接驱动;
  2) 可以制造具有复杂形状原三维料体;
  3) 成形设备是无需专用夹具或工具的通用机器;
  4) 成形过程中无人干预或较少干预。
  也有如下优缺点:
  1) 快速性。因不需要专用夹具和工具,在CAD造型后即可用RP成形机成形零件,因此具有相当的响应速度。这也是该工艺名称的由来。
  2) 可以成形具有复杂形状的零件。
  3) 可以成形具有材料梯度的零件
  4) 精度低。分层制造必然产生台阶误差,堆积成形的相变和凝固过程产生的内应力引起翘曲变形。这从根本上决定了RP造型的精度极限。
  5) 强度低。分层和堆积成形时,材料是依靠各种粘接机理完成连接的,而且目笆褂玫牟牧希缰胶凸饷羰髦龋旧砬慷染捅冉系停虼顺尚瘟慵豢赡苡泻芨叩那慷取?br>2. 快速成形技术分类
  根据成形工艺所采用的使能技术可以将现有的快速成形技术分为两大类,其使能技术分别为激光技术、微滴技术和激光微滴技术:
  1) 使能技术为激光的快速成形工艺:
  SL工艺称为光造型蛉饪蹋?br>SGC工艺称为实体磨削固化;
  LOM工艺称为分层实体制造;
  间接SLS工艺称为间接选择性激光烧结;
  直接SLS工艺称为直接选择性激光烧结。
  2) 使能技术为微滴的快速方法
  PCM工艺称为无木模铸造;
  FDM工艺称为熔融堆积成形;
  BPM工艺称为弹道粒子制造;
  3Dploting称为三维绘图工艺;
  MJS工艺称为多相喷射固化;
  CC工艺称为轮廓成形工艺。
  3) 使能技术为激光的微滴技术
  3. 快速成形技术在包装机械中的应用
  包装机械种类繁多,日新月异,开发和研制速度已为竞争主要内容,传统方法不能满足市场的需要。快速成形技术在下面几方面可以得到应用:
  1) 快速成形技术是一个崭新的设计概念,在包装机械产品开发时,可以在数小时内出产品原型,用户可根据试验原型对设计方案评估,进行性能模拟测试和装配试验,生产可行性评估,并将有关信息反馈给设计师,如此反复至满意为止。
  2) 快速模具制造。将RP技术与传统模具制造技术相结合,将大大模具的开发周期,提高生产率,是解决模具设计于制造薄弱环节的有效途径。
  3) 在微型机械方面的应用,美国一家大学采用LVD制造出10um到5um的原型。
  4. 应用实例
  制作齿轮原理,首先利用CAD软件Pro/Engmneer建立齿轮的3D实体模型。其造型过程大体如下:首先制作圆柱基体,然后造型轮齿,利用软件提供的模式概念形成轮齿镶嵌在圆柱基体上,最后造型孔。充分利用图形软件提供的特征概念则可方便迅速地建立齿轮的3D模型。
  随后对齿轮模型定位进行离散,利用图形软件提供的接口生成STL文件。所选择的有关参数分别为:定位方向X,Y,Z设定,即确定分层方向/制造万向。考虑将来的制造时间及精度,以底面作为X,Y平面,中心点为原点,高度方向为+z方向。再把数据传送到盛开机的控制微机上进行切片,选择切片厚度为0.1mm,生成STL文件控制成型机扫描光敏树脂,逐层地扫描直至叶轮原型制作完成。运用RPM技术制造叶轮原型仅需6h,而传统的制造方法可能要几个星期的制造时间。
  5. 结语
  快速成型制造开创了一个崭新的设计、制造概念,它以相对低的成本,可修改性强的特点,独到的工艺过程,为提高产品的设计质量,降低成本,缩短设计、制造周期,使产品尽快地推向市场提供了方法。尤其快速成型制造技术作为一种先进制造技术将在21世纪的制造业中占据重要的地位,也能为包装机械设计、制造所利用从 实规其标准化、通用化、智能化。

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