快速原型技術(shù)在設計領域的運用VIP

1、快速原型技術(shù)在設計領域的運用2009-11-11 01:36:51 作者：姜星星來源： 快速原型技術(shù)實際上并不是一項全新的技術(shù)，但是在國內(nèi)的工業(yè)設計行業(yè)和產(chǎn)品的研發(fā)中，很少見到快速原型，原因有可能是它不夠完善和成本較高。但是隨著該項技術(shù)的完善，快速原型必將成為工業(yè)產(chǎn)品設計與研發(fā)中有力的輔助技術(shù)。1快速原型技術(shù)的基本原理快速原型技術(shù)是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱，其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型分層離散按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實體模型。該技術(shù)集計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD軟件，在計算機中建立三維實體模型，并將其切分成一系列平面幾何信息，以此控制激

2、光束的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學反應等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實體模型。2快速原型技術(shù)的加工特點快速原型技術(shù)突破了“毛坯切削加工成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。(4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能

3、快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。下表為快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)切削方法的比較?？焖僭图夹g(shù)與傳統(tǒng)切削方法比較表3快速原型技術(shù)的發(fā)展快速原型技術(shù)概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念的提出可追溯到1979年，日本東京大學生產(chǎn)技術(shù)研究所的中川威雄教授發(fā)明了疊層模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法，該設想提出后，由丸谷洋二于1984年繼續(xù)研究，并于1987年進行產(chǎn)品試制。1988年，美國3D Systems公司率先推出快速原型實用裝置激光立體造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus),并以年銷售增長率為30%40%的增幅在世界市場出

4、售。近年來，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學和計算機技術(shù)的發(fā)展，快速原型技術(shù)已日趨成熟，并于1994年正式進入推廣普及階段。按照所用材料的形態(tài)與種類不同，快速原型技術(shù)目前有以下四種類型。3.1利用激光固化樹脂材料的光造型法光造型裝置一直以美國3D Systems公司的SLA型產(chǎn)品獨占鰲頭，并形成壟斷市場。其工作原理如圖1所示。由激光器發(fā)出的紫外光，經(jīng)光學系統(tǒng)匯集成一支細光束，該光束在計算機控制下，有選擇的掃描液激光器掃描鏡升降裝置容器光敏樹脂體光敏樹脂表面，利用光敏樹脂遇紫外光凝固的機理，一層一層固化光敏樹脂，每固化一層后，工作臺下降一精確距離，并按新一層表面幾何信息使激光掃描器對液面進行

5、掃描，使新一層樹脂固化并緊緊粘在前一層已固化的樹脂上，如此反復，直至制作生成一零件實體模型。激光立體造型制造精度目前可達±0.1mm,主要用作為產(chǎn)品提供樣品和實驗模型。此外，日本帝人制機開發(fā)的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。4 與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。(4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。   

6、;                              (5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。快速原型技術(shù)實際上并不是一項全新的技術(shù)，但是在國內(nèi)的工業(yè)設計行業(yè)和產(chǎn)品的研發(fā)中，很少見到快速原型技術(shù)，原因有可能是它不夠完善和成本較高。但是隨著該項技術(shù)的完善，快速原型必將成為工業(yè)產(chǎn)品設計與研發(fā)中有

7、力的輔助技術(shù)。 1快速原型技術(shù)的基本原理快速原型技術(shù)是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱，其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型分層離散按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實體模型。該技術(shù)集計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD軟件，在計算機中建立三維實體模型，并將其切分成一系列平面幾何信息，以此控制激光束的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學反應等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實體模型。2快速原型技術(shù)的加工特點快速原型技術(shù)突破了“毛坯切削加工成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。與傳統(tǒng)

8、的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。(4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。下表為快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)切削方法的比較?？焖僭图夹g(shù)與傳統(tǒng)切削方法比較表3快速原型技術(shù)的發(fā)展快速原型技術(shù)概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念的提出可追溯到1979年，日本東京大學生產(chǎn)技術(shù)研究所的中川威雄

9、教授發(fā)明了疊層模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法，該設想提出后，由丸谷洋二于1984年繼續(xù)研究，并于1987年進行產(chǎn)品試制。1988年，美國3D Systems公司率先推出快速原型實用裝置激光立體造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus),并以年銷售增長率為30%40%的增幅在世界市場出售。近年來，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學和計算機技術(shù)的發(fā)展，快速原型技術(shù)已日趨成熟，并于1994年正式進入推廣普及階段。按照所用材料的形態(tài)與種類不同，快速原型技術(shù)目前有以下四種類型。3.1利用激光固化樹脂材料的光造型法光造型裝置一直以美國3D Systems公司

10、的SLA型產(chǎn)品獨占鰲頭，并形成壟斷市場。其工作原理如圖1所示。由激光器發(fā)出的紫外光，經(jīng)光學系統(tǒng)匯集成一支細光束，該光束在計算機控制下，有選擇的掃描液激光器掃描鏡升降裝置容器光敏樹脂體光敏樹脂表面，利用光敏樹脂遇紫外光凝固的機理，一層一層固化光敏樹脂，每固化一層后，工作臺下降一精確距離，并按新一層表面幾何信息使激光掃描器對液面進行掃描，使新一層樹脂固化并緊緊粘在前一層已固化的樹脂上，如此反復，直至制作生成一零件實體模型。激光立體造型制造精度目前可達±0.1mm,主要用作為產(chǎn)品提供樣品和實驗模型。此外，日本帝人制機開發(fā)的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。4 與傳統(tǒng)的切

11、削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。               (4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。            

12、      (5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。 1快速原型技術(shù)的基本原理 快速原型技術(shù)是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱，其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型分層離散按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實體模型。該技術(shù)集計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD軟件，在計算機中建立三維實體模型，并將其切分成一系列平面幾何信息，以此控制激光束的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學反應等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實體模型。2快速原型技術(shù)的加工特點快速原型技術(shù)突破了“毛

13、坯切削加工成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。(4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。下表為快速原型技術(shù)與傳統(tǒng)切削方法的比較?？焖僭图夹g(shù)與傳統(tǒng)切削方法比較表3快速原型技術(shù)的發(fā)展快速原型技術(shù)概念即RP(Rapid P

14、rototyping Technology)概念的提出可追溯到1979年，日本東京大學生產(chǎn)技術(shù)研究所的中川威雄教授發(fā)明了疊層模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法，該設想提出后，由丸谷洋二于1984年繼續(xù)研究，并于1987年進行產(chǎn)品試制。1988年，美國3D Systems公司率先推出快速原型實用裝置激光立體造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus),并以年銷售增長率為30%40%的增幅在世界市場出售。近年來，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學和計算機技術(shù)的發(fā)展，快速原型技術(shù)已日趨成熟，并于1994年正式進入推廣普及階段。按照所用材料的形態(tài)與種類不同，快

15、速原型技術(shù)目前有以下四種類型。3.1利用激光固化樹脂材料的光造型法光造型裝置一直以美國3D Systems公司的SLA型產(chǎn)品獨占鰲頭，并形成壟斷市場。其工作原理如圖1所示。由激光器發(fā)出的紫外光，經(jīng)光學系統(tǒng)匯集成一支細光束，該光束在計算機控制下，有選擇的掃描液激光器掃描鏡升降裝置容器光敏樹脂體光敏樹脂表面，利用光敏樹脂遇紫外光凝固的機理，一層一層固化光敏樹脂，每固化一層后，工作臺下降一精確距離，并按新一層表面幾何信息使激光掃描器對液面進行掃描，使新一層樹脂固化并緊緊粘在前一層已固化的樹脂上，如此反復，直至制作生成一零件實體模型。激光立體造型制造精度目前可達±0.1mm,主要用作為產(chǎn)品提

16、供樣品和實驗模型。此外，日本帝人制機開發(fā)的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。4 與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點： (1)可迅速制造出自由曲面和更為復雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。 (2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。 (4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。               

17、0;    (5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。    塊速原型技術(shù)實際上并不是一項全新的技術(shù)，但是在國內(nèi)的工業(yè)設計行業(yè)和產(chǎn)品的研發(fā)中，很少見到快速原型技術(shù)，原因有可能是它不夠完善和成本較高。但是隨著該項技術(shù)的完善，快速原型必將成為工業(yè)產(chǎn)品設計與研發(fā)中有力的輔助技術(shù)。   下面是國外一家公司利用快速原型所作的產(chǎn)品，他們的作品在國際上進行了多次的展覽。                                           &#