面向2050---材料與新技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用(三)

1、新材料和新技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用（三）七.現(xiàn)代工藝技術(shù)創(chuàng)新與新產(chǎn)品設(shè)計(jì)1.快速成型（3D打印技術(shù)）在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用快速成形技術(shù)（簡(jiǎn)稱RP）是由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的快速制造任意復(fù)雜形狀三維物理實(shí)體的技術(shù)總稱，其基本過程是：首先設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維模型（數(shù)字模型、CAD模型），然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)律將該模型離散為一系列有序的單元，通常在Z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M(jìn)行離散（習(xí)慣稱為分層），把原來的三維CAD模型變成一系列的層片；再根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，輸入加工參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控代碼；最后由成形系統(tǒng)成形一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來，得到一個(gè)三維物理實(shí)體。贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵不僅在于要開發(fā)出適

2、應(yīng)市場(chǎng)需求的高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品，更重要的是對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)，及時(shí)將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)，占領(lǐng)市場(chǎng)?？焖俪尚渭夹g(shù)正是為滿足這一要求而發(fā)展起來的先進(jìn)制造技術(shù)，利用快速成形技術(shù)可以在很短的時(shí)間內(nèi)，將三維CAD模型加工出新產(chǎn)品的實(shí)物原型，并通過快速制模制造出產(chǎn)品，進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和市場(chǎng)調(diào)查，大大縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期和避免了投資風(fēng)險(xiǎn)。著重介紹薄材疊層(LOM)、粉末燒結(jié)(SLS)和光固化(SLA)快速成形技術(shù)及其應(yīng)用?，F(xiàn)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)是多品種、小批量、短周期，要求企業(yè)對(duì)市場(chǎng)能快速響應(yīng)并不斷推出新產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)。激光快速成形技術(shù)正是為滿足這一要求而發(fā)展起來的先進(jìn)制造技術(shù)，利用快速成形技術(shù)可以在很短的時(shí)間內(nèi)，將三維CA

3、D模型加工出新產(chǎn)品的實(shí)物原型，并通過快速制模制造出產(chǎn)品，進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和市場(chǎng)調(diào)查。二十世紀(jì)九十年代以來，在信息互聯(lián)網(wǎng)支持下，由快速設(shè)計(jì)、反求工程、快速成形、快速制模等構(gòu)成的快速制造技術(shù)取得很大進(jìn)展。 快速制造技術(shù)是由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、反求工程(Reverse Engineering，簡(jiǎn)稱RE)、快速成形(Rapid 自從80年代中期SLA光固化成形技術(shù)發(fā)展以來到90年代后期，出現(xiàn)了幾十種不同的RP技術(shù)，但是SLA、LOM、SLS和FDM四種技術(shù)，目前仍然是RP技術(shù)的主流?？焖俪尚渭夹g(shù)在成形系統(tǒng)、材料各方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)推動(dòng)了快速制模(RT)和快速制造(RM)的發(fā)展。但是由于該技術(shù)發(fā)

4、展歷史短，尚有很多不足，如國外多次調(diào)查，普遍反映快速成形系統(tǒng)和成形材料價(jià)格昂貴，運(yùn)行費(fèi)用和制件成本高。因此必須解決以上問題，并研究、開發(fā)和生產(chǎn)出可靠性和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平、而價(jià)格低廉的系統(tǒng)和成形材料，才能在我國推廣這項(xiàng)技術(shù)。從1991年開展快速成形技術(shù)研究以來，就將目標(biāo)定位于在保證高可靠和高性能前提下，研究和開發(fā)出能大幅度降低成本的快速成形技術(shù)。開發(fā)成功薄材疊層、粉末燒結(jié)、光固化三種快速成形設(shè)備，一種反求設(shè)備和一種快速制模設(shè)備，多種快速成形和快速制模材料。快速成形技術(shù)（簡(jiǎn)稱RP）是由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的快速制造任意復(fù)雜形狀三維物理實(shí)體的技術(shù)總稱，其基本過程是：首先設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三

5、維模型（數(shù)字模型、CAD模型），然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)律將該模型離散為一系列有序的單元，通常在Z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M(jìn)行離散（習(xí)慣稱為分層），把原來的三維CAD模型變成一系列的層片；再根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，輸入加工參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控代碼；最后由成形系統(tǒng)成形一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來，得到一個(gè)三維物理實(shí)體。 快速成型技術(shù)的特點(diǎn)： 與傳統(tǒng)材料加工技術(shù)相比,快速成型具有鮮明的特點(diǎn)： 1數(shù)字化制造。 2高度柔性和適應(yīng)性。可以制造任意復(fù)雜形狀的零件。 3直接CAD模型驅(qū)動(dòng)。如同使用打印機(jī)一樣方便快捷。 4快速。從CAD設(shè)計(jì)到原型(或零件)加工完畢，只需幾十分鐘至幾十小時(shí)。 5材料類型豐富多樣，

6、包括樹脂、紙、工程蠟、工程塑料（ABS等）、陶瓷粉、金屬粉、砂等，可以在航空，機(jī)械，家電，建筑，醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。 主要工藝： RP技術(shù)結(jié)合了眾多當(dāng)代高新技術(shù)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、材料技術(shù)等，并將隨著技術(shù)的更新而不斷發(fā)展。自1986年出現(xiàn)至今，短短十幾年，世界上已有大約二十多種不同的成形方法和工藝，而且新方法和工藝不斷地出現(xiàn)。目前已出現(xiàn)的RP技術(shù)的主要工藝有： 1 SL工藝 ： 光固化/立體光刻 。 2 FDM工藝： 熔融沉積成形 。 3 SLS工藝： 選擇性激光燒結(jié) 。 4 LOM工藝： 分層實(shí)體制造 。 5 3DP工藝： 三維印刷 。 6 PCM工藝： 無木模鑄造 。熔融

7、擠出成型-高性能的快速成型工藝 熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PC、尼龍等，以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料粘結(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時(shí)，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，這就需要設(shè)計(jì)一些輔助結(jié)構(gòu)“支撐”，對(duì)后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過程的順利實(shí)現(xiàn)。 這種工藝不用激光，使用、維護(hù)簡(jiǎn)單，成本較低。用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造。

8、用ABS制造的原型因具有較高強(qiáng)度而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試與評(píng)估等方面得到廣泛應(yīng)用。近年來又開發(fā)出PC，PC/ABS，PPSF等更高強(qiáng)度的成形材料，使得該工藝有可能直接制造功能性零件。由于這種工藝具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM系統(tǒng)在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30 適于三維打印機(jī)的特點(diǎn) 不使用激光，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低：價(jià)格是成型工藝是否適于三維打印的一個(gè)重要因素。多用于概念設(shè)計(jì)的三維打印機(jī)對(duì)原型精度和物理化學(xué)特性要求不高，便宜的價(jià)格是其能否推廣開來的決定性因素。 塑料絲材，清潔，更換容易：與其他使用粉末和液態(tài)材料的工藝相比，絲材更加清潔，易于更換、保存，不會(huì)在設(shè)備中或附近形成粉

9、末或液體污染。 后處理簡(jiǎn)單：僅需要幾分鐘到一刻鐘的時(shí)間剝離支撐后，原型即可使用。而現(xiàn)在應(yīng)用較多的SL，SLS，3DP等工藝均存在清理殘余液體和粉末的步驟，并且需要進(jìn)行后固化處理，需要額外的輔助設(shè)備。這些額外的后處理工序一是容易造成粉末或液體污染，二是增加了幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，不能在成型完成后立刻使用。 成型速度較快：一般來講，F(xiàn)DM工藝相對(duì)于SL，SLS，3DP工藝來說，速度是比較慢的。但針對(duì)三維打印應(yīng)用，其也有一定的優(yōu)勢(shì)。首先，SL，SLS，3DP都有層間過程（鋪粉/液，掛平），因而它們一次成型多個(gè)原型是速度很快，例如3DP可以做到一小時(shí)成型25mm左右高度的原型。三維打印機(jī)成型空間小，一次多成

10、型1至2個(gè)原型，相對(duì)來講，他們的速度優(yōu)點(diǎn)就不甚明顯了。其次三維打印機(jī)對(duì)原型強(qiáng)度要求不高，所以FDM工藝可通過減小原型密實(shí)程度的方法提高成型速度。通過試驗(yàn)，具有某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的模型，最高成型速度已經(jīng)可以達(dá)到60立方厘米/小時(shí)。通過軟件優(yōu)化及技術(shù)進(jìn)步，預(yù)計(jì)可以達(dá)到200立方厘米/小時(shí)的高速度。 快速塑料零件制造 材料性能一直是FDM工藝的主要優(yōu)點(diǎn)，其ABS原型強(qiáng)度可以達(dá)到注塑零件的三分之一。今年來又發(fā)展出PC，PC/ABS，PPSF等材料，強(qiáng)度已經(jīng)接近或超過普通注塑零件，可在某些特定場(chǎng)合（試用，維修，暫時(shí)替換等）下直接使用。雖然直接金屬零件成型（近年來許多研究機(jī)構(gòu)和公司都在進(jìn)行這方面的研究，是當(dāng)今快

11、速原型領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)）的材料性能更好，但在塑料零件領(lǐng)域，F(xiàn)DM工藝是一種非常適宜的快速制造方式。隨著材料性能和工藝水平的進(jìn)一步提高，我們相信，會(huì)有更多的FDM原型在各種場(chǎng)合直接使用。 立體光刻(SL)-高精度的快速成型工藝 SL工藝，由Charles Hull于1984年獲美國專利。1986年美國3D Systems公司推出商品化樣機(jī)SLA1，這是世界上第一臺(tái)快速原形系統(tǒng)。SLA系列成形機(jī)占據(jù)著RP設(shè)備市場(chǎng)的較大份額。SL工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長(zhǎng)（325或355nm）和強(qiáng)度(w=10400mw)的紫外光的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng), 分子量急劇增大,

12、 材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂，激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下, 能在液態(tài)表面上掃描, 掃描的軌跡及激光的有無均由計(jì)算機(jī)控制, 光點(diǎn)掃描到的地方, 液體就固化。成型開始時(shí)，工作平臺(tái)在液面下一個(gè)確定的深度，液面始終處于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按計(jì)算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺(tái)帶動(dòng)平臺(tái)下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層樹脂，刮平器將粘度較大的樹脂液面刮平，然后再進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢, 得到一個(gè)三維實(shí)體模型。 SL方法是目前RP技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法，也是

13、技術(shù)上最為成熟的方法。一般層厚在0.1到0.15mm，成形的零件精度較高。多年的研究改進(jìn)了截面掃描方式和樹脂成形性能，使該工藝的加工精度能達(dá)到0.1mm，現(xiàn)在最高精度已能達(dá)到0.05mm。但這種方法也有自身的局限性，比如需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂有一定的毒性等。 無模鑄型制造技術(shù)（PCM）制作大型鑄件的快速成型工藝 無模鑄型制造技術(shù)（PCM，Patternless Casting Manufacturing）是由清華大學(xué)激光快速成形中心開發(fā)研制。該將快速成形技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的樹脂砂鑄造工藝中來。首先從零件CAD模型得到鑄型CAD模型。由鑄型CAD模型的STL文件分層，得到截面輪廓

14、信息，再以層面信息產(chǎn)生控制信息。造型時(shí)，第一個(gè)噴頭在每層鋪好的型砂上由計(jì)算機(jī)控制精確地噴射粘接劑，第二個(gè)噴頭再沿同樣的路徑噴射催化劑，兩者發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng)，一層層固化型砂而堆積成形。粘接劑和催化劑共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍為顆粒態(tài)。固化完一層后再粘接下一層，所有的層粘接完之后就得到一個(gè)空間實(shí)體。原砂在粘接劑沒有噴射的地方仍是干砂，比較容易清除。清理出中間未固化的干砂就可以得到一個(gè)有一定壁厚的鑄型，在砂型的內(nèi)表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆注金屬。 和傳統(tǒng)鑄型制造技術(shù)相比，無模鑄型制造技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)越性，它不僅使鑄造過程高度自動(dòng)化、敏捷化，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且在技術(shù)上突破

15、了傳統(tǒng)工藝的許多障礙，使設(shè)計(jì)、制造的約束條件大大減少。具體表現(xiàn)在以下方面：制造時(shí)間短、制造成本低、無需木模、一體化造型， 型、芯同時(shí)成形、無拔模斜度、可制造含自由曲面（曲線）的鑄型。 在國內(nèi)外，也有其它一些將RP技術(shù)引入到砂型或陶瓷型鑄造中來的類似工藝。其中較為典型的有：MIT開發(fā)研制的3DP（Three Dimensional Printing）工藝、德國Generis公司的砂型制造工藝等。美國Sloigen公司的DSPC（Direct Shell Production Casting）工藝就是在MIT的3DP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 選擇性激光燒結(jié)(SLS)材料廣泛的快速成型工藝 SLS工藝又稱

16、為選擇性激光燒結(jié)，由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。SLS工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面，并刮平；用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起，得到零件的截面，并與下面已成形的部分粘接；當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末，選擇地?zé)Y(jié)下層截面。 SLS工藝最大的優(yōu)點(diǎn)在于選材較為廣泛，如尼龍、蠟、ABS、樹脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）、金屬和陶瓷粉末等都可以作為燒結(jié)對(duì)象。粉床上未被燒結(jié)部分成為燒結(jié)部分的支撐結(jié)構(gòu)，因而無需考慮支撐系統(tǒng)（硬件

17、和軟件）。SLS工藝與鑄造工藝的關(guān)系極為密切，如燒結(jié)的陶瓷型可作為鑄造之型殼、型芯，蠟型可做蠟?zāi)?，熱塑性材料燒結(jié)的模型可做消失模。 分層實(shí)體制造(LOM)沒落的快速成型工藝 LOM工藝稱為分層實(shí)體制造，由美國Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功。該公司已推出LOM-1050和LOM-2030兩種型號(hào)成形機(jī)。LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時(shí)，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成形的工件粘接；用CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對(duì)齊的網(wǎng)格；激光切割完成后，工作

18、臺(tái)帶動(dòng)已成形的工件下降，與帶狀片材(料帶)分離；供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料軸，帶動(dòng)料帶移動(dòng)，使新層移到加工區(qū)域；工作臺(tái)上升到加工平面；熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個(gè)料厚；再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接、切割完，得到分層制造的實(shí)體零件。 LOM工藝只須在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個(gè)截面。因此成形厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。零件的精度較高（< 0.15mm）。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所有LOM工藝無需加支撐。 研究LOM工藝的公司除了Helisys公司，還有日本Kira公司、瑞典Sparx公司、新加坡

19、Kinergy精技私人有限公司、清華大學(xué)、華中理工大學(xué)等。但因?yàn)長(zhǎng)OM工藝材料僅限于紙，性能一直沒有提高，以逐漸走入沒落，大部分廠家已經(jīng)或準(zhǔn)備放棄該工藝 三維印刷(3DP)高速多彩的快速成型工藝 三維印刷(3DP)工藝是美國麻省理工學(xué)院Emanual Sachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申請(qǐng)了3DP（Three-Dimensional Printing）專利，該專利是非成形材料微滴噴射成形范疇的核心專利之一。3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上

20、面。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。具體工藝過程如下：上一層粘結(jié)完畢后，成型缸下降一個(gè)距離（等于層厚：0.0130.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被鋪粉輥推到成型缸，鋪平并被壓實(shí)。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按下一建造截面的成形數(shù)據(jù)有選擇地噴射粘結(jié)劑建造層面。鋪粉輥鋪粉時(shí)多余的粉末被集粉裝置收集。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射粘結(jié)劑，最終完成一個(gè)三維粉體的粘結(jié)。未被噴射粘結(jié)劑的地方為干粉，在成形過程中起支撐作用，且成形結(jié)束后，比較容易去除。 該工藝的特點(diǎn)是成形速度快，成形材料價(jià)格低，適合做桌面型的快速成形設(shè)備。并且可以在粘結(jié)劑中添加顏料，可以制作彩色原型，這是該工藝最具競(jìng)爭(zhēng)力的特

21、點(diǎn)之一，有限元分析模型和多部件裝配體非常適合用該工藝制造。缺點(diǎn)是成形件的強(qiáng)度較低，只能做概念型使用，而不能做功能性試驗(yàn)。 以上四種典型RP工藝由于具有不同的優(yōu)劣特點(diǎn)，所以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。 SLA 光固化成型 FDM 熔融沉積成型 SLS 選擇性激光燒結(jié) LOM 分層實(shí)體制造 優(yōu)點(diǎn) (1) 成形速度極快，成形精度、表面質(zhì)量高； (2) 適合做小件及精細(xì)件。 (1) 成形材料種類較多，成形樣件強(qiáng)度好，能直接制作ABS塑料； (2) 尺寸精度較高，表面質(zhì)量較好，易于裝配； (3) 材料利用率高； (4) 操作環(huán)境干凈、安全可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行。 (1) 有直接金屬型的概念，可直接得到塑料、蠟或金屬

22、件； (2) 材料利用率高；造型速度較快。 (1) 成形精度較高； (2) 只須對(duì)輪廓線進(jìn)行切割，制作效率高，適合做大件及實(shí)體件； (3) 制成的樣件有類似木質(zhì)制品的硬度，可進(jìn)行一定的切削加工。 缺點(diǎn) (1) 成形后要進(jìn)一步固化處理； (2) 光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不好； (3) 工作溫度不能超過100，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強(qiáng)。 (1) 成形時(shí)間較長(zhǎng)； (2) 做小件和精細(xì)件時(shí)精度不如SLA。 (1) 成形件強(qiáng)度和表面質(zhì)量較差，精度低。 (2) 在后處理中難于保證制件尺寸精度，后處理工藝復(fù)雜，樣件變型大，無法裝配。 (1) 不適宜做薄壁原型； (2) 表面比較粗糙，工件

23、表面有明顯的臺(tái)階紋，成型后要進(jìn)行打磨； (3) 易吸濕膨脹，成形后要盡快表面防潮處理； (4) 工件強(qiáng)度差，缺少彈性。 設(shè)備購置費(fèi)用 高昂 低廉 高昂 中等 維護(hù)和日常使用費(fèi)用 激光器有損耗，光敏樹脂價(jià)格昂貴，運(yùn)行費(fèi)用很高。 無激光器損耗，材料的利用率高，原材料便宜，運(yùn)行費(fèi)用極低。 激光器有損耗，材料利用率高，原材料便宜，運(yùn)行費(fèi)用居中。 激光器有損耗，材料利用率很低，運(yùn)行費(fèi)用較高。 發(fā)展趨勢(shì) 穩(wěn)步發(fā)展 飛速發(fā)展 穩(wěn)步發(fā)展 漸趨淘汰 應(yīng)用領(lǐng)域 復(fù)雜、高精度、藝術(shù)用途的精細(xì)件 塑料件外形和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 鑄造件設(shè)計(jì) 實(shí)心體大件 適合行業(yè) 快速成形服務(wù)中心 科研院校、生產(chǎn)企業(yè) 鑄造行業(yè) 鑄造行業(yè) 辦公環(huán)境

24、下使用，無人值守 LOM和SLS使用的CO2激光器是依靠熱量對(duì)成形材料進(jìn)行切割和融化的，因此在機(jī)構(gòu)發(fā)生機(jī)械故障時(shí)（如：傳動(dòng)失靈，激光器無法自動(dòng)關(guān)閉等），有發(fā)生火災(zāi)的可能，因此工作時(shí)必需有專人值守。SLA的紫外光激光器是利用光敏樹脂對(duì)紫外光敏感凝固的特性進(jìn)行成形，不產(chǎn)生高熱；FDM的熱壓噴頭溫度遠(yuǎn)低于成形材料的燃點(diǎn)；因此SLA和FDM在安全性方面可實(shí)現(xiàn)無人值守。 LOM和SLS使用時(shí)產(chǎn)生煙塵，SLA、LOM和SLS使用激光，具有危險(xiǎn)性，因此在嚴(yán)格意義上說SLA、LOM和SLS均不適合在辦公室內(nèi)使用。 案例分析一 為了滿足新的排放法規(guī)，長(zhǎng)安汽車公司正在加緊研制他們的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)方案，為此設(shè)計(jì)了幾種不

25、同的進(jìn)氣歧管方案。為了縮短研制周期，盡快將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)，長(zhǎng)安汽車公司委托本中心用RP技術(shù)快速制做了產(chǎn)品樣件。長(zhǎng)安汽車公司發(fā)動(dòng)機(jī)研究所將此樣件裝在了發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了必要的性能試驗(yàn)，采集了不同設(shè)計(jì)方案的性能對(duì)比數(shù)據(jù)，并選定了最佳方案。之后，我們按照長(zhǎng)安廠的通知將最佳方案的三維CAD模型數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)傳到對(duì)方指定的模具廠進(jìn)行量產(chǎn)模具的加工。整個(gè)過程不超過一個(gè)月。長(zhǎng)安公司通過應(yīng)用RP技術(shù)使新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案得到了設(shè)計(jì)驗(yàn)證、裝配驗(yàn)證、功能驗(yàn)證和方案優(yōu)化，而且大大縮短了新品的研制周期。 長(zhǎng)安公司用本中心的RP系統(tǒng)制做了兩個(gè)方案的制件僅花費(fèi)1萬余元，卻使其新產(chǎn)品的上市時(shí)間提前了約3個(gè)月，其帶來的效

26、益自然是相當(dāng)可觀的。 案例分析二 天津愛德科技實(shí)業(yè)公司正在開發(fā)一款電動(dòng)自行車，需要對(duì)塑料覆蓋件進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,中心先用三維CAD軟件協(xié)助產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)人員完成了細(xì)致的設(shè)計(jì)和無紙裝配驗(yàn)證；然后用快速成型系統(tǒng)制作了一套樣件，僅用4天時(shí)間，花費(fèi)不過幾千元。愛德公司技術(shù)開發(fā)人員用此套樣件進(jìn)行了設(shè)計(jì)驗(yàn)證、外觀驗(yàn)證和實(shí)物裝配驗(yàn)證，不僅提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短了研發(fā)周期，更為重要的是降低了開模風(fēng)險(xiǎn)，可確保一次開模成功。 案例分析三 天大天財(cái)股份有限公司計(jì)劃新開發(fā)一種稅控收款機(jī)，為了控制風(fēng)險(xiǎn)、提高新產(chǎn)品上市的一次成功率，需要進(jìn)行充分的市場(chǎng)調(diào)研，并提前進(jìn)行市場(chǎng)宣傳，接受用戶訂貨。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)要進(jìn)行科學(xué)

27、的評(píng)估；對(duì)整個(gè)系統(tǒng)要進(jìn)行充分的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為了縮短研發(fā)周期、爭(zhēng)取新產(chǎn)品盡快上市，天財(cái)公司委托本中心用RP技術(shù)制做了收款機(jī)的外殼一套，僅用了一周的時(shí)間，花費(fèi)不過幾千元。天財(cái)公司決策層用此首版樣件對(duì)新品的設(shè)計(jì)方案和外觀進(jìn)行了討論和評(píng)估，并提出了修改方案；市場(chǎng)調(diào)查部門用此首版樣件去征求用戶意見，從而確保了新產(chǎn)品上市的一次成功率；公司銷售部門用此首版樣件提前進(jìn)行了市場(chǎng)宣傳，使并行工程的實(shí)施落到了實(shí)處。更為重要的是這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用改變了新產(chǎn)品研發(fā)人員的傳統(tǒng)的開發(fā)模式和時(shí)間概念。 案例分析四 某韓國著名企業(yè)新近開發(fā)了一種可視電話，原先的快速成形都是在其本國進(jìn)行，這次的項(xiàng)目非常緊迫，稍有耽擱就有被其它企業(yè)的新

28、產(chǎn)品所替代的危險(xiǎn)，為節(jié)儉成本，加快研制速度，縮短開發(fā)周期，公司遂將快速成形工藝轉(zhuǎn)移至我中心來做，結(jié)果取得了意想不到的結(jié)果，除了預(yù)期的效果全部達(dá)到外，我中心的工作人員還就其公司在設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)的問題給予了合理化建議和修改，并被采納。公司表示，今后將會(huì)將其開發(fā)的新產(chǎn)品全部轉(zhuǎn)到我中心來做。 案例分析五 為了跟上信息時(shí)代的飛速發(fā)展，摩托羅拉公司加緊對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，正是運(yùn)用了快速成形工藝，才使得五彩紛呈的新款手機(jī)在很短的時(shí)間內(nèi)孕育而生，為搶先占領(lǐng)市場(chǎng)贏得了寶貴的時(shí)間，并將在美國本土進(jìn)行的快速成形手版樣件驗(yàn)證工作移到中國來進(jìn)行，大大縮短了開發(fā)周期。 案例分析六 用LOM激光快速成形系統(tǒng)為某研究所柴油機(jī)研究室

29、制造了新開發(fā)的四缸高速車用柴油機(jī)曲軸一件,從三維CAD實(shí)體造型到得到該曲軸的實(shí)體模型僅用三天時(shí)間，縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期，為提前上市創(chuàng)造了條件。實(shí)物快速成型工藝一、以一個(gè)紫沙壺為例介紹產(chǎn)品快速成型實(shí)例。 方法為：實(shí)物掃描（激光掃描儀）模型生成（轉(zhuǎn)換STL格式）修補(bǔ)處理（gemagic軟件）用三維打印（采用Z510型號(hào)三維打印機(jī)）打印出實(shí)體模型后處理（除粉、固化）。把紫砂壺放在一個(gè)平整視眼開闊的桌面上，用專業(yè)的數(shù)據(jù)線連接掃描儀和電腦，調(diào)整掃描儀焦距，利用各個(gè)角度來掃描紫砂壺實(shí)物如下：步驟1：掃描紫砂壺側(cè)身和壺底利用激光掃描儀對(duì)茶壺全方位掃描，在掃描過程中，尋找特征點(diǎn)是掃描完整的關(guān)鍵。掃描完成后,對(duì)

30、數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行合并、封裝等編輯。對(duì)于簡(jiǎn)單不需要進(jìn)一般數(shù)據(jù)處理圖形，轉(zhuǎn)換成.STL格式后直接利用快速成型機(jī)器打印成型. 步驟2：數(shù)據(jù)處理（geomagic軟件）對(duì)于形狀復(fù)雜零件，由于掃描不到位等缺陷,需要對(duì)掃描物體進(jìn)行修補(bǔ)等編輯，最后轉(zhuǎn)化成實(shí)體模型進(jìn)行打印。在這一步驟中，關(guān)鍵是對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行修整，避免數(shù)據(jù)重疊交叉，如果數(shù)據(jù)處理不完美，在三維打印機(jī)中可能出現(xiàn)斷層等缺陷，甚至拒絕打印。步驟3：使用快速成型機(jī)打?。▓D為Z-510型號(hào)三維打印機(jī)）通過快速成型三維打印機(jī)，打出實(shí)物模型，需要除粉和固化等后續(xù)處理，保證模型有足夠強(qiáng)度。ZCorpSpectrum510是世界上唯一的彩色快速成型機(jī)。速度快，材料成本

31、低，以及直接出來彩色原型件是其突出的優(yōu)點(diǎn)。附：ZCorpSpectrum510工作參數(shù)作業(yè)速度：每分鐘2-4層作業(yè)尺寸：254x356x203mm物料選項(xiàng)：高性能復(fù)合材料，直接鑄造材料層厚：打印成型時(shí)可由用戶自行設(shè)定；0.089-0.203mm分辨率：600x540dpi打印頭，噴嘴數(shù)目：總共4個(gè)打印頭，1216個(gè)噴嘴系統(tǒng)軟件：接受STL，VRML和PLY格式的模型數(shù)據(jù)。ZPrint軟件采用三維瀏覽，文本標(biāo)簽和縮放比例功能。掃描后三維實(shí)體模型也可以導(dǎo)入CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，然后利用快速成型機(jī)打出模型。從CAD設(shè)計(jì)到原型（或零件）的加工完畢，周期短，并且可以靈活的實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的調(diào)整或更改，從而縮

32、短了開發(fā)周期，降低了費(fèi)用。這使得快速成型技術(shù)尤其適合陶瓷新產(chǎn)品的開發(fā)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。1熔融沉積成型原理：熔融沉積成型的工作原理是將ABS工程塑料通過加熱熔化，材料通過送絲機(jī)構(gòu)送進(jìn)熱熔噴頭，在噴頭內(nèi)被加熱融化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將半流動(dòng)狀態(tài)的材料按CAD分層數(shù)據(jù)控制的路徑擠出并沉積在指定的位置凝固成形，并與周圍的材料粘結(jié)，層層堆積成型。熔融擠壓成形工藝比較適合于家用電器、辦公用品以及模具行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)，以及用于假肢、醫(yī)學(xué)、醫(yī)療、大地測(cè)量、考古等基于數(shù)字成像技術(shù)的三維實(shí)體模型制造。該技術(shù)無需激光系統(tǒng)，因而價(jià)格低廉，運(yùn)行費(fèi)用很低且可靠性高。 熔融擠壓成形原理圖2 應(yīng)用領(lǐng)域:目前在汽車

33、、家電、電動(dòng)工具、醫(yī)療、機(jī)械加工、精密鑄造、航天航空、工藝品制作以及兒童玩具等行業(yè)，已經(jīng)在以下幾個(gè)方面起到重要作用：1) 產(chǎn)品樣本、設(shè)計(jì)評(píng)審、性能測(cè)試及裝配實(shí)驗(yàn)。用戶根據(jù)快速制造的成型對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)審，進(jìn)行模擬性能測(cè)試和模擬裝配試驗(yàn)，然后評(píng)估生產(chǎn)的可能性，最后將改進(jìn)信息提供給設(shè)計(jì)人員，以便以后的修改和優(yōu)化。2) 將FDM技術(shù)和傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)結(jié)合在一起，快速模具制造技術(shù)可以縮短模具的開發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率。3) 航空航天領(lǐng)域：FDM技術(shù)可以應(yīng)用于出艙服的研制上。4）在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，根據(jù)掃描得到的人體分層截面數(shù)據(jù)，制造出人體局部組織或器官的模型，可以用于臨床醫(yī)學(xué)輔助診斷復(fù)雜手術(shù)方案的確定，即

34、制造解剖學(xué)體外模型（體外模型）；也可以制造組織工程細(xì)胞載體支架結(jié)構(gòu)（人體器官），即作為生物制造工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。5) 在其他領(lǐng)域，如快速成型技術(shù)還可以用于復(fù)制文物，制作工藝品的設(shè)計(jì)原型，展覽模型等。1、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置：主機(jī)l熔融擠壓快速成形機(jī)主機(jī)一臺(tái)軟件系統(tǒng)lModel Wizard（控制及分層軟件）一套隨機(jī)附件材料lABS成型材料 2卷（成型材料與支撐材料各一卷）3、快速成型設(shè)備參數(shù)Inspire S250設(shè)備性能指標(biāo) 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：win7、vista、xp*分層、控制軟件：Model Wizard*分層、控制軟件性能：分層、控制一體化軟件。任意剖面顯示，更方便觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便檢

35、查模型內(nèi)部是否正確。能對(duì)STL格式的模型進(jìn)行測(cè)量（包括實(shí)體內(nèi)部的孔、洞、剖面、流道等）。對(duì)模型可以進(jìn)行合并，分解，分割等復(fù)雜操作，提高成形系統(tǒng)的造型能力。層片顯示模塊，可快速檢驗(yàn)分層結(jié)果，并可對(duì)層片模型進(jìn)行修改。輸入格式：STL文件格式具備一鍵打印功能*分層厚度（Z軸）：0.2、0.25、0.3、0.35；*成型精度：±0.25mm*成型空間：150mmX200mmX250mm*成型室：成型室溫度在50以上，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)等）在成型室外*噴頭系統(tǒng)：雙噴頭成型系統(tǒng)；*成型材料與支撐材料為不同性能的ABS塑料絲材。ABS材料：B601 成型材料與S301支撐材料電源要求：220V，良好的

36、地線；設(shè)備重量：凈重約100Kg；操作環(huán)境：溫度1520；濕度1050%RH Inspire D255設(shè)備性能指標(biāo) 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：win7、vista、xp*分層、控制軟件：Model Wizard*分層、控制軟件性能：分層、控制一體化軟件。任意剖面顯示，更方便觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便檢查模型內(nèi)部是否正確。能對(duì)STL格式的模型進(jìn)行測(cè)量（包括實(shí)體內(nèi)部的孔、洞、剖面、流道等）。對(duì)模型可以進(jìn)行合并，分解，分割等復(fù)雜操作，提高成形系統(tǒng)的造型能力。層片顯示模塊，可快速檢驗(yàn)分層結(jié)果，并可對(duì)層片模型進(jìn)行修改。輸入格式：STL文件格式*分層厚度（Z軸）：0.2、0.25、0.3、0.35、0.4；*成型精度：

37、±0.2mm/100mm*成型速度：560cm/h*成型空間：255X255X310mm*成型室：成型室溫度在50以上，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)等）在成型室外*噴頭系統(tǒng)：雙噴頭系統(tǒng)*ABS成型材料：B601 成型材料 *ABS支撐材料：S301支撐材料電源要求：220240V，良好的地線；15A設(shè)備尺寸：780x850x1650mm 設(shè)備重量：凈重240Kg；毛重（含包裝）300Kg操作環(huán)境：溫度1520；濕度1050%RHInspire D290設(shè)備性能指標(biāo)（原GII-A設(shè)備）系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：win7、vista、xp*分層、控制軟件：Model Wizard*分層、控制軟件性能：分層、控制一

38、體化軟件。任意剖面顯示，更方便觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便檢查模型內(nèi)部是否正確。能對(duì)STL格式的模型進(jìn)行測(cè)量（包括實(shí)體內(nèi)部的孔、洞、剖面、流道等）。對(duì)模型可以進(jìn)行合并，分解，分割等復(fù)雜操作，提高成形系統(tǒng)的造型能力。層片顯示模塊，可快速檢驗(yàn)分層結(jié)果，并可對(duì)層片模型進(jìn)行修改。輸入格式：STL文件格式*分層厚度（Z軸）：0.2、0.25、0.3、0.35、0.4；*成型精度：±0.2mm/100mm*成型速度：560cm/h*成型空間：255X290X320mm*成型室：成型室溫度在50以上，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)等）在成型室外*噴頭系統(tǒng)：雙噴頭系統(tǒng)*ABS成型材料：B601 成型材料 *ABS支撐材

39、料：S301支撐材料電源要求：220240V，良好的地線；15A設(shè)備尺寸：780x850x1650mm 設(shè)備重量：凈重240Kg；毛重（含包裝）300Kg操作環(huán)境：溫度1520；濕度1050%RHInspire A370設(shè)備性能指標(biāo)（原MEM-320A設(shè)備）：系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境： XP*分層、控制軟件：Model Wizard*分層、控制軟件性能：分層、控制一體化軟件。任意剖面顯示，更方便觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便檢查模型內(nèi)部是否正確。能對(duì)STL格式的模型進(jìn)行測(cè)量（包括實(shí)體內(nèi)部的孔、洞、剖面、流道等）。對(duì)模型可以進(jìn)行合并，分解，分割等復(fù)雜操作，提高成形系統(tǒng)的造型能力。層片顯示模塊，可快速檢驗(yàn)分層結(jié)果，

40、并可對(duì)層片模型進(jìn)行修改。輸入格式：STL文件格式*分層厚度（Z軸）：0.175、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4；*成型精度：±0.2mm/100mm*成型速度：560cm /h*成型空間：320X330X370mm*成型室：成型室溫度在50以上，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)等）在成型室外*噴頭系統(tǒng)：雙噴頭系統(tǒng)（使用的成型材料與支撐材料是不同性能的ABS絲材）*ABS成型材料：B601 成型材料 *ABS支撐材料：S301支撐材料電源要求：380V，良好的地線；6000W設(shè)備尺寸：1500x970x1810mm設(shè)備重量：凈重400Kg；毛重（含包裝）450Kg操作環(huán)境：溫度1520；濕度

41、1050%RHInspire A450設(shè)備性能指標(biāo)（原MEM-450A設(shè)備）：系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境： XP*分層、控制軟件：Model Wizard*分層、控制軟件性能：分層、控制一體化軟件。任意剖面顯示，更方便觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便檢查模型內(nèi)部是否正確。能對(duì)STL格式的模型進(jìn)行測(cè)量（包括實(shí)體內(nèi)部的孔、洞、剖面、流道等）。對(duì)模型可以進(jìn)行合并，分解，分割等復(fù)雜操作，提高成形系統(tǒng)的造型能力。層片顯示模塊，可快速檢驗(yàn)分層結(jié)果，并可對(duì)層片模型進(jìn)行修改。輸入格式：STL文件格式*分層厚度（Z軸）：0.15、0.175、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4；*成型精度：±0.2mm/100mm*

42、成型速度：560cm /h*成型空間：350X380X450mm*成型室：成型室溫度在50以上，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)等）在成型室外*噴頭系統(tǒng)：雙噴頭系統(tǒng)（使用的成型材料與支撐材料是不同性能的ABS絲材）*ABS成型材料：B601 成型材料 *ABS支撐材料：S301支撐材料電源要求：380V，良好的地線；6000W設(shè)備尺寸：1500x970x1810mm設(shè)備重量：凈重400Kg；毛重：450Kg操作環(huán)境：溫度1520；濕度1050%RH4.三維掃描設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：設(shè)備主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具測(cè)量、逆向工程、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等。一、基本要求1.1硬件配置1）光學(xué)掃描頭：采用雙測(cè)頭照相式非接觸面結(jié)構(gòu)光掃描方式2）光

43、柵發(fā)生器：具備變焦功能及光亮度可調(diào)節(jié)功能3）配備對(duì)應(yīng)于各個(gè)掃描范圍的標(biāo)定系統(tǒng)4) 測(cè)量支架：便攜式測(cè)量三腳架1.2軟件功能1）具備系統(tǒng)標(biāo)定、點(diǎn)云掃描、三維顯示、點(diǎn)云去噪等基本功能2）具備數(shù)據(jù)整體重建、修補(bǔ)孔洞、簡(jiǎn)化三角面及細(xì)化三角面等高級(jí)功能3）具備海量三維(彩色)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的各種圖形、圖像可視化4）自動(dòng)拼接功能，根據(jù)數(shù)據(jù)曲率的變化自動(dòng)計(jì)算拼接，提高整體精度5）具備物體表面紋理采集與輸出功能6）數(shù)據(jù)輸出格式：具備ASC，R3D，VRML，STL，PLY等多種輸出格式7）系統(tǒng)整合“一鍵式”標(biāo)志點(diǎn)全自動(dòng)拼接模塊，不需要第三方軟件進(jìn)行拼接。二、配置1、主機(jī)一套（包括：光柵發(fā)生器、相機(jī)、鏡頭）2、標(biāo)定系

44、統(tǒng)3、三腳架、云臺(tái)、儀器操作手冊(cè)4、三維掃描系統(tǒng)軟件三、技術(shù)參數(shù)：3-1、S-I三維掃描儀技術(shù)指標(biāo) 3-2、 M-I三維掃描儀技術(shù)指標(biāo)光 源 類 型： 鹵素?zé)簦瑢?duì)人體無害 光 源 類 型： 鹵素?zé)?，?duì)人體無害單幅拍攝范圍： 100×75至500×375 單次拍攝范圍： 300×220(mm)拍 攝 距 離： 350(mm) 拍 攝 距 離： 350(mm)最大測(cè)量景深： 300(mm) 最大測(cè)量景深： 100(mm)圖 像 分辨率： 1280 × 1024(mm) 圖 像分辨率： 1280 × 1024(mm)測(cè) 量 精 度： 0.025(mm

45、) 測(cè) 量 精 度： 0.025(mm)測(cè) 量 點(diǎn) 距： 0.06mm0.45mm 測(cè) 量 點(diǎn) 距： 0.25mm紋 理 色 彩： 24(bit) 紋 理 色 彩： 24(bit)單次拍攝時(shí)間： 6(秒) 單次拍攝時(shí)間： 6(秒)5、真空注型機(jī)參數(shù)：TOP70型真空注型機(jī)模具室尺寸：850 x 700 x 800mm進(jìn)口全電控自動(dòng)操作系統(tǒng)；進(jìn)口真空混合器；進(jìn)口電機(jī)傳動(dòng)裝置專業(yè)盛料杯（A罐，B罐）各一個(gè)；不銹鋼攪拌條，漏斗各一個(gè)注料容量：最多2.5千克；德國原裝進(jìn)口真空泵100LETTER/MIN；真空數(shù)據(jù)：97KPa (最大:100KPa)安全視窗保護(hù)門，機(jī)械門鎖內(nèi) 部：優(yōu)質(zhì)不銹鋼內(nèi)膽； 外

46、殼：高級(jí)噴塑電 源：三相交流380VTOP60型真空注型機(jī)模具室尺寸：650 x 600 x 550mm進(jìn)口全電控自動(dòng)操作系統(tǒng)進(jìn)口真空混合器； 進(jìn)口電機(jī)傳動(dòng)裝置專業(yè)盛料杯（A罐，B罐）各一個(gè)不銹鋼攪拌條，漏斗各一個(gè)注料容量：最多2千克德國原裝進(jìn)口真空泵100LETTER/MIN；真空數(shù)據(jù)：97KPa (最大:100KPa)安全視窗保護(hù)門，機(jī)械門鎖內(nèi) 部：優(yōu)質(zhì)不銹鋼內(nèi)膽； 外 殼：高級(jí)噴塑；電 源：三相交流380V2 多點(diǎn)壓力成形在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用多點(diǎn)壓力成形機(jī)是把塑性成形技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)制造設(shè)備。該設(shè)備可省去產(chǎn)品開發(fā)與制造過程中因模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和修改等復(fù)雜過程所耗費(fèi)的時(shí)

47、間和資金，顯著縮短了研制及生產(chǎn)周期，對(duì)產(chǎn)品的更新?lián)Q代能做出快速的響應(yīng)。多點(diǎn)壓力成形機(jī)是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造和輔助測(cè)試(CAD/CAM/CAT) 技術(shù)為主要手段的高技術(shù)集成系統(tǒng)。其基本原理是把傳統(tǒng)的整體模具離散成一系列規(guī)則排列、高度可調(diào)的沖頭群，各沖頭的高度可由計(jì)算機(jī)隨意控制，根據(jù)零件的目標(biāo)形狀調(diào)整沖頭快速地構(gòu)造出所需的成形曲面，從而實(shí)現(xiàn)板類件的快速、柔性和數(shù)字化成形。圖1、圖2所示為多點(diǎn)成形原理和成形設(shè)備主要構(gòu)成?；镜亩帱c(diǎn)壓力成形設(shè)備由三大部分組成，即CAD/CAM 軟件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及多點(diǎn)成形主機(jī)。其中，多點(diǎn)成形主機(jī)是多點(diǎn)成形系統(tǒng)的核心。而CAD/CAM 軟件系統(tǒng)是根據(jù)成形件的

48、目標(biāo)形狀進(jìn)行幾何造型及成形工藝計(jì)算等，并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整沖頭的高度位置，構(gòu)造成形面，然后控制加載機(jī)構(gòu)成形出所需的零件。由于成形面的重構(gòu)過程及工藝參數(shù)的選擇等均由計(jì)算機(jī)控制，因此多點(diǎn)成形過程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如果結(jié)合針對(duì)成形結(jié)果的測(cè)量技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)成形，進(jìn)一步提高產(chǎn)品精度。多點(diǎn)壓力成形取代傳統(tǒng)的整體模具，節(jié)省模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和保存所需人力、物力和財(cái)力，顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費(fèi)用，而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時(shí)間：與手工成形方法相比，成形的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好，并且顯著提高生產(chǎn)效率。無模多點(diǎn)成形就是將多點(diǎn)成形技術(shù)

49、和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)制造技術(shù)。該技術(shù)利用一系列規(guī)則排列的、高度可調(diào)的基本體，通過對(duì)各基本體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制，自由地構(gòu)造出成形面，實(shí)現(xiàn)板材的三維曲面成形。它是對(duì)三維曲面扳類件傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的重大創(chuàng)新。實(shí)現(xiàn)無模成形：取代傳統(tǒng)的整體模具，節(jié)省模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和保存所需人力、物力和財(cái)力，顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費(fèi)用，而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時(shí)間：與手工成形方法相比，成形的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好，并且顯著提高生產(chǎn)效率。優(yōu)化變形路徑：通過基本體調(diào)整，實(shí)時(shí)控制變形曲面，隨意改變板材的變形路徑和受力狀態(tài)，提高材料成形極限，實(shí)現(xiàn)難

50、加工材料的塑性變形，擴(kuò)大加工范圍。實(shí)現(xiàn)無回彈成形：可采用反復(fù)成形新技術(shù)，消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，并實(shí)現(xiàn)少無回彈成形保證工件的成形精度。小設(shè)備成形大型件：采用分段成形新技術(shù)，連續(xù)逐次成形超過設(shè)備工作臺(tái)尺寸數(shù)倍的大型工件。 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：曲面造型、工藝計(jì)算。壓力機(jī)控制、工件測(cè)試等整個(gè)過程全部采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)cadcamcat一體化生產(chǎn)，工作效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，極大地改善勞動(dòng)者作業(yè)環(huán)境。不同形狀、不同尺寸的大型三維曲面板制品在輪船、艦艇、飛機(jī)、航天器、陸地車輛、大型容器以及不銹鋼雕塑等軍工和民品上比比皆是。近年來，隨著航空、航天、海運(yùn)、高速鐵路、化工以及城市建筑等行業(yè)的發(fā)展，對(duì)其需求也在不斷地

51、增加，但落后的扳金彎形方法己不能適應(yīng)這種發(fā)展要求，三維曲面板制品生產(chǎn)迫切地需要先進(jìn)的制造技術(shù)。無模多點(diǎn)成形技術(shù)已經(jīng)成熟，可以直接用于實(shí)際生產(chǎn)。它特別適合于曲面板制品的多品種小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品的試制，所加工的零件尺寸越大、其優(yōu)越性越突出。無模多點(diǎn)成形技術(shù)將在輪船和艦艇的外扳、飛機(jī)和航天器的蒙皮、車輛、大型容器和城市雕塑的覆蓋件等三維曲面板制品加工中有著廣闊應(yīng)用前景，并將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。3.旋壓技術(shù)真空釬焊技術(shù)，電子束焊接技術(shù)，表面精整強(qiáng)化技術(shù)等的應(yīng)用，可為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供新的思路及結(jié)構(gòu)。金屬旋壓成形技術(shù)，是板坯與芯模共同旋轉(zhuǎn)由輥輪進(jìn)給并施加壓力使板坯緊貼芯模逐點(diǎn)局部變形的衝壓成形工藝

52、。旋壓原理旋壓可製造各種軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體零件如揚(yáng)聲器彈體高壓容器封頭銅鑼也可用於氣瓶收口筒坯成形等。旋壓的特點(diǎn)是用很小的變形力可成形很大的工件使用設(shè)備比較簡(jiǎn)單中小尺寸的薄板件可用普通車床旋壓模具簡(jiǎn)單只需要一塊芯模材質(zhì)要求低。旋壓適用於小批生產(chǎn)因其只能加工旋轉(zhuǎn)體零件局限性較大生產(chǎn)率低。旋壓可用專門機(jī)械採用仿形旋壓和數(shù)字控制旋壓。在旋壓成形的同時(shí)使板厚減薄的工藝稱為變薄旋壓又稱強(qiáng)力旋壓多用於加工錐形件薄壁的管形件等也可用以旋壓大直徑的深筒再剖開后製成平板。金屬旋壓成形技術(shù)，通過旋轉(zhuǎn)使之受力點(diǎn)由點(diǎn)到線由線到面，同時(shí)在某個(gè)方向給予一定的壓力使金屬材料沿著這一方向變形和流動(dòng)而成型某一形狀的技術(shù)。這里，金屬材

53、料必須具有塑性變形或流動(dòng)性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動(dòng)變形的復(fù)雜過程，特別需要指出的是，我們所說的旋壓成形技術(shù)不是單一的強(qiáng)力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結(jié)合；強(qiáng)力旋壓用于各種筒、錐體異形體的旋壓成型殼體的加工技術(shù)，是一種比較老的成熟的方法和工藝，也叫滾壓法。 在機(jī)械產(chǎn)品中如何節(jié)約原材料卻能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕產(chǎn)品的重量卻能延長(zhǎng)使用壽命，降低產(chǎn)品的制造成本及能源消耗卻能減少加工工時(shí)一直是人們關(guān)注的。例如"V"型皮帶輪(通稱"V"型帶輪)是用途十分廣泛的機(jī)械傳動(dòng)零件之一，如果能由鋼板成型具有重要意義。鈑制皮帶輪同傳統(tǒng)的鑄鐵皮帶輪相比，可節(jié)約原

54、材料70以上。由金屬鈑材經(jīng)拉伸-旋壓成形的鈑制旋壓皮帶輪是最新最佳的帶輪結(jié)構(gòu)形式。這種帶輪不僅具備上敘優(yōu)點(diǎn)，而且無環(huán)境無污染，尤其在汽車、拖拉機(jī)、收割機(jī)、空壓機(jī)等多種機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。采用鋼鈑毛坯在專用的皮帶輪旋壓機(jī)床上使毛坯產(chǎn)生由點(diǎn)到線、由線到面的塑性變形而制成。旋壓帶輪一般有三種基本形式：折疊式帶輪、劈開式帶輪和滾壓式多V型帶輪(也稱多楔帶輪)。旋壓帶輪與鑄鐵皮帶輪相比的優(yōu)點(diǎn)是采用旋壓工藝制成的(無屑加工)，結(jié)構(gòu)輕、省材料，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，是一種節(jié)料、節(jié)能的新產(chǎn)品。生產(chǎn)效率高(每分鐘加工24件)，平衡性能好，一般無需平衡處理。由于材料流線不被切斷，表面生產(chǎn)冷作硬化，組織密度提高，使輪槽表

55、面的強(qiáng)度和硬度提高，并且尺寸精度高，三角帶與輪槽的滑差小，皮帶壽命長(zhǎng)。 帶輪旋壓成形式工藝與設(shè)備是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，帶輪旋壓工藝上取得了折疊式帶輪、劈開式帶輪、滾壓式多V型帶輪和組合式帶輪一系列科研成果，在理論與實(shí)踐兩個(gè)方面解決了旋壓成形中的各種技術(shù)難題，并成功地用于生產(chǎn)。但與德國的旋壓技術(shù)相比，我國還需要努力追敢，因?yàn)?，我國許多產(chǎn)品還需要進(jìn)口，尤其是汽車中的某些零部件。旋壓皮帶輪做為一種新工藝產(chǎn)品，已經(jīng)廣泛用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，如電機(jī)輪、水泵輪、空調(diào)輪和風(fēng)扇輪等。按照皮帶輪的槽型和加工工藝可分成三大類：劈開輪、折疊輪和多楔輪。4.真空釬焊技術(shù)真空釬焊是將被焊零件組裝成整體放入真空容器中加熱釬焊。作

56、為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)非常突出，焊接變形小，焊縫質(zhì)量高，一致性好，并且是一種無釬劑焊接技術(shù)，避免了釬劑對(duì)零件的腐蝕，焊后無需清洗，綜合生產(chǎn)成本較低，已成為解決鋁合金焊接這一共性“瓶頸”工藝技術(shù)的根本途徑。最早出現(xiàn)在電子工業(yè)上釬焊銅和不銹鋼的零件，后來又應(yīng)用到航空工業(yè)、原子能工業(yè)，在1959年開始應(yīng)用到制造不銹鋼的板翅式換熱器上。現(xiàn)在，被廣泛應(yīng)用于空氣分離設(shè)備、石油化工設(shè)備、工程機(jī)械、車、船和家電等工業(yè)部門的板翅式換熱器和冷卻器中。 由于真空釬焊技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以在世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 1）真空釬焊在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用 國外，美國普惠公司的JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)蜂窩封嚴(yán)環(huán)，由環(huán)件和蜂窩夾芯用真空釬焊制成；該發(fā)動(dòng)機(jī)燃油總管由主管和多個(gè)支管、噴咀用真空釬焊組成；此機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不銹鋼熱交換器由300多根不銹鋼管、隔板、殼體用真空釬焊組成；JT8D發(fā)動(dòng)機(jī)12、13級(jí)壓氣機(jī)靜子環(huán)由內(nèi)外環(huán)和幾十個(gè)葉片用真空釬焊制成。美國GE的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣由240多個(gè)0.250.7mm厚的因康鎳合金零件分三次階梯真空釬焊而成。國內(nèi)，沈陽黎明發(fā)動(dòng)機(jī)公司、成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司分別真空釬焊靜子環(huán)，用于海軍飛機(jī)上；成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司真空釬焊燃油總管，并通過發(fā)動(dòng)機(jī)試車。 真空釬焊電爐是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的主要釬焊設(shè)