快速原型制造技術(shù)在手機上蓋設(shè)計制造中的應(yīng)用_圖文

1、第卷第期輕工枕拱年月。血妯叮（武漢職業(yè)技術(shù)學院機械系，湖北武漢）摘要：在分析快速原型制造（）的基本原理、形成及發(fā)展概況基礎(chǔ)上，重點研究了其典型成型工藝方法：選擇性激光燒結(jié)（）。并以手機上蓋為例，分析了運用工藝加工樣品的流程。并指出了網(wǎng)絡(luò)化、標準化是該項技術(shù)今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：選擇性激光燒結(jié)（）；快速原型制造（）；手機上蓋；制造中圖分類號：文獻標志碼：文章編號：（）（，鯽，）：，（），呦一（潞），。岱以，：（）；（）；引言快速原型制造技術(shù)（，）是隨著技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、材料科學與工程技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)并發(fā)展的，而今它已同信息技術(shù)、虛擬技術(shù)一起成為實施產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)和工藝過程技術(shù)集成創(chuàng)

2、新的前所未有的理想工具。在制造業(yè)中，各類零件的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法有成形法（）和材料去除法（）兩大類。但在世紀年代末期，有人提出利用中文件格式的數(shù)據(jù)將實體模型（）“分層割剖”，得到模型各分層面的二維數(shù)據(jù)從而誕生了一種全新的零件生產(chǎn)方法材料堆積法（），是在美國等工業(yè)發(fā)達國家迅速發(fā)展起來一種先進的快速成型制造技術(shù)¨?？焖俪尚图夹g(shù)的基本原理與傳統(tǒng)的去除成形不同，是一種“離散一堆積”的成形過程。其過程是：先利用三維軟件設(shè)計出所需要零件的計算機三維曲面或?qū)嶓w模型；然后根據(jù)工藝要求，按一定厚度進行分層，將原來的三維電子模型變成二維平面信息（截面信息），這就是離散的過程；再對分層后的數(shù)據(jù)進行進一步處理，轉(zhuǎn)

3、換成加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后由快速成形機接受代碼指令，制造出一系列層面，并自動將它們連續(xù)起來，得到一個三維物理實體【訓。具體如下：）設(shè)計三維模型在計算機或圖形工作站上用三維軟件（如，等）設(shè)計產(chǎn)品的模型。收稿日期：作者簡介：陳峰（一），男，上海人，講師，武漢理工大學控制工程專業(yè)工學碩士，主要從事計算機輔助制造、自動控制方面的教學及科研工作。萬方數(shù)據(jù)研究設(shè)計】酥峰快速原型制造技術(shù)在手機上蓋設(shè)計制造中的應(yīng)用）對模型進行近似處理用美國公司開發(fā)的文件格式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將三維實體表面用一系列相連的小三角形逼近，得到格式的三維近似模型文件引（圖）。反廝汐題珍留圖圓的三角形逼近）對文件進行切片處理切片的目

4、的是將模型以片層的方式來描述，片層的厚度通常在一斗之間，無論零件多么復(fù)雜，對每一層來說卻是很簡單的平面矢量掃描組（圖），輪廓線代表了片層的邊界。旬，爹一越圖切片處理過程）逐一制造每一層用快速成型機制作每一層，自下而上層層疊加就成為三維實體。其成型過程如圖所示。選擇性激光燒結(jié)（）成型原理目前，快速原型技術(shù)的實現(xiàn)方法有很多，按照所用材料的形態(tài)與種類不同，技術(shù)較成熟、應(yīng)用較廣的主要有種類型。下面介紹其典型方法之一：選擇性激光燒結(jié)。圖為的原理圖。用激光對金屬粉末或塑料粉末一層一層地掃描加熱使其達到燒結(jié)溫度，最后燒結(jié)出由金屬或塑料制成的立體結(jié)構(gòu)。成型時，隨著工作臺的分步下降，鋪粉器將粉末一層一層地撒在工

5、作臺上，再用滾筒將粉末滾平、壓實，每層粉末的厚度均對應(yīng)于模型的切片厚度。各層經(jīng)激光掃描加熱的粉末被燒結(jié)到其基體上，而未被激光掃描的粉末仍留在原處起支撐作用，直至燒結(jié)出整個零件。該工藝造型速度快，造型精度高（每層計算機分信解息過處程理過程成組型合機過成程型過程圖快速成型技術(shù)原理圖圖選擇性激光燒結(jié)（）原理圖粉末粉末最小厚度約。，激光動態(tài)精度可達±，并具有自動激光補償功能），原型強度高。手機上蓋的三維模型構(gòu)建與切片處理；使用進行建模此手機上蓋零件首先通過拉伸曲線而生成不規(guī)則的夕表曲面，再通過合并這些曲面并轉(zhuǎn)化為實體，然后利用抽殼命令將它轉(zhuǎn)化為外殼，最后通過切除命令創(chuàng)建其他孔。用到的命令有：

6、，等。具體步驟如下：）建立手機上蓋側(cè)面曲面，以面為繪圖平面，前后拉伸成曲面特征。如圖與圖分別為截面圖及繪制好的側(cè)表面圖。圖手機上蓋側(cè)面截面圖萬方數(shù)據(jù)輕工機械動年第期 圖手機上蓋側(cè)面圖）再次創(chuàng)建曲面拉伸特征，以面為繪圖平面，繪制如圖所示的曲線，往上拉伸成曲面，如圖所示。 圖手機上蓋底面截面圖圖手機上蓋底面?zhèn)让鎴D）將以上創(chuàng)建的個曲面合并，如圖所示。 圖合并后的曲面圖）將曲面特征轉(zhuǎn)化為實體特征，再建立細節(jié)特征（抽殼、圓角、挖切孔、寫文字等）。完成后的制件的三維圖形如圖所示。進行三角網(wǎng)格劃分，生成文件。文件的主要優(yōu)勢在于表達簡單清晰，文件中只包含相互銜接的三角形片面節(jié)點坐標及其外法向量，屬于“中性”文

7、件。類型的零件已經(jīng)不是實體零件了，數(shù)據(jù)格式的實質(zhì)是用許多細小的空間三角形面來逼近還原實體模型，這類似于實體數(shù)據(jù)模型的表面有限元網(wǎng)格劃分。模型的數(shù)據(jù)是通過給出三角形法向量的個分量及三角形的個頂點坐標來實現(xiàn)的。我們在保存類型中選擇“”格式保存，得到手機上蓋的網(wǎng)格模型。如圖所示。圖手機上蓋的模型圖切片處理在軟件系統(tǒng)中讀取已構(gòu)建好的模型，進行切片處理。如下圖所示。從軟件左下角的顯示窗口可以清晰的看到，軟件系統(tǒng)順利讀取了手機上蓋的模型，并將其劃分為個三角形。左側(cè)窗口中的輪廓圖正是右側(cè)窗圖中當前層的真實輪廓。圖手機上蓋的快速成型加工圖在正式加工前，我們對系統(tǒng)進行了調(diào)試，讓左右粉 桶到位，系統(tǒng)預(yù)熱，盡可能避

8、免加工變形。為了更好的安排工作時間，還進行了加工時間預(yù)測，按我們所設(shè)置的加工參數(shù)，加工時間預(yù)測為，事實相符。圖手機上蓋的模型圖后置處理網(wǎng)格劃分在快速成型系統(tǒng)中原型疊層制作完畢后，需要進在進行快速成型制造之前，先要對實體模型行打磨和固化等后續(xù)處理工作。萬方數(shù)據(jù)【研究設(shè)計】陳峰快速原型制造技術(shù)在手機上蓋設(shè)計制造中的應(yīng)用）待做完的零件冷卻至常溫后，從工作臺細心取下，小心去除廢料，部分稍做打磨。）將零件表面反復(fù)均勻涂抹，用樹脂浸透固化。優(yōu)先從零件較后的表面開始，并用吸水紙吸去多余的溶液。）將零件放在吸水紙上，以表面不沾手為宜。）將零件放人（±）的烘箱中烘烤，至少。至此，制件加工完成，如圖所示

9、。 圖制件制造完成效果圖結(jié)束語）使用技術(shù)進行產(chǎn)品模型的快速開發(fā)，不僅能提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，縮短試制周期，而且能隨時通過進行修改與再驗證，使產(chǎn)品設(shè)計趨向完善，具有很強的市場競爭能力哺。）是集多學科于一身的現(xiàn)代制造技術(shù)。必將在新產(chǎn)品開發(fā)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，但產(chǎn)品模型在成型溫度和室溫之問的細微變形量等問題還有待于進一步的探討和研究。）時代的發(fā)展也要求快速成型技術(shù)向著網(wǎng)絡(luò)化、標準化的方向發(fā)展?？傊?，快速成型技術(shù)將發(fā)展成為一種能被企業(yè)普遍采用的技術(shù)手段，給企業(yè)和社會帶來巨大的經(jīng)濟效益。參考文獻：王運贛快速模具制造及其應(yīng)用的前景機械與電子，（）：安蕊，郭永環(huán)快速原型技術(shù)在制造中的應(yīng)用研究輕工機械，

10、（）：洪慎章快速成型技術(shù)是模具加工的創(chuàng)新機械制造。，（）：】楊祖孝，柳濤快速原型技術(shù)及在模具制造中的應(yīng)用機械工程師，（）：谷掙巍，全永義，戴向國，等基于快速原型的等離子噴涂制模工藝】現(xiàn)代制造工程，（）：常宗瑜，張策宰守賓，等計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機構(gòu)學中的應(yīng)用【機械設(shè)計，（）：】謝繼紅，陳東，張秀棉快速原型制造技術(shù)在輕工制品開發(fā)中的應(yīng)用分析輕工機械，（）：李湘寧基于虛擬原型技術(shù)的模具設(shè)計探討機械設(shè)計與制造，（）：【信息箱訊】技術(shù)信思振動時效的過去令夭扭未來金屬工件在鑄造、鍛壓、焊接和切削加工及使用過程中，由于受熱冷、機械變形作用，在工件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，致使工件在服役過程中產(chǎn)生應(yīng)力變形和失效。為

11、了消除殘余應(yīng)力，通常采用熱時效和自然時效，然而：自然時效周期長，占地面積大，不適應(yīng)大批量生產(chǎn)；熱時效費用高，耗能高，污染環(huán)境，工件易氧化，且易因受熱不均致裂，并在冷卻過程中產(chǎn)生新的應(yīng)力。振動時效技術(shù)（簡稱）自上世紀年代被引入我國以來，以節(jié)能降耗、降低成本等優(yōu)勢脫穎而出，但由于其存在工件適用率低、噪音大等諸多技術(shù)瓶頸而一直未被正式納入生產(chǎn)流程，也沒有在企業(yè)中得到大規(guī)模應(yīng)用。世紀初，一種新的振動時效技術(shù)在中國出現(xiàn)了，它獨辟蹊徑從另外一個全新的角度去詮釋振動時效的價值。突破了原有的技術(shù)瓶頸，迎來了振動時效應(yīng)用的一個全新時代。因為其獨有的找頻方式與處理頻率，被稱為頻譜諧波技術(shù)。頻譜諧波技術(shù)不再沿用原有

12、的掃頻方式，而是通過對工件進行頻譜分析找出工件的幾十種諧波頻率，在其中優(yōu)選出對消除工件殘余應(yīng)力效果最佳的種不同振型的諧波頻率進行時效處理，達到多維消除應(yīng)力、提高尺寸精度穩(wěn)定性的目的。頻譜諧波方式不論工件大小、頻率剛性高低、材料特性均能找出種不同振型的諧波峰。不受激振器的轉(zhuǎn)速范圍限制，對激振點和拾振點無特殊要求，能夠處理亞共振無法處理的高剛性高固有頻率工件，能夠滿足對尺寸精度要求高的工件，振動噪音低，在機械行業(yè)的覆蓋面已達到。處理的轉(zhuǎn)速全部在以下，也解決了亞共振設(shè)備噪音大的問題。新振動時效技術(shù)的專利發(fā)明人是北京翔博科技有限責任公司，他們采用頻譜諧波技術(shù)生產(chǎn)的。領(lǐng)航者消除應(yīng)力專家系統(tǒng)”已經(jīng)率先在中

13、國航空、航天、兵器等高精尖行業(yè)得到了充分應(yīng)用，解決了困擾這些行業(yè)多年的問題，被納入了正式的工藝定型方案。但因為原有振動時效在很多企業(yè)產(chǎn)生的陰影，在廣大的民用機械制造企業(yè)還沒有被廣泛的接納?？梢灶A(yù)見，隨著新的頻譜諧波技術(shù)的應(yīng)用，振動時效取代熱時效是必然發(fā)展方向，它將憑借自身節(jié)能減排降耗等特性為中國整個機械制造業(yè)實現(xiàn)綠色制造做出不可忽視的巨大貢獻。（車曉立）萬方數(shù)據(jù) 快速原型制造技術(shù)在手機上蓋設(shè)計制造中的應(yīng)用作者：陳峰， CHEN Feng作者單位：武漢職業(yè)技術(shù)學院機械系,湖北,武漢,430074刊名：輕工機械英文刊名：LIGHT INDUSTRY MACHINERY年，卷(期：2008，26(3

14、被引用次數(shù)：0次參考文獻(8條1. 王運贛 快速模具制造及其應(yīng)用的前景期刊論文-機械與電子 2004(022. 安蕊. 郭永環(huán) 快速原型技術(shù)在制造中的應(yīng)用研究期刊論文-輕工機械 2006(033. 洪慎章 快速成型技術(shù)是模具加工的創(chuàng)新期刊論文-機械制造 2004(024. 楊祖孝. 柳濤 快速原型技術(shù)及在模具制造中的應(yīng)用期刊論文-機械工程師 1999(015. 谷掙巍. 全永義. 戴向國 基于快速原型的等離子噴涂制模工藝期刊論文-現(xiàn)代制造工程 2004(046. 常宗瑜. 張策. 宰守賓 計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機構(gòu)學中的應(yīng)用期刊論文-機械設(shè)計 2000(127. 謝繼紅. 陳東. 張秀棉 快速原

15、型制造技術(shù)在輕工制品開發(fā)中的應(yīng)用分析期刊論文-輕工機械 2003(028. 李湘寧 基于虛擬原型技術(shù)的模具設(shè)計探討期刊論文-機械設(shè)計與制造 2007(04相似文獻(4條1.期刊論文 陳峰 快速原型制造技術(shù)在醫(yī)用環(huán)切圈設(shè)計制造中的應(yīng)用 -科技創(chuàng)業(yè)月刊2008,""(6在介紹快速原型制造(RPM的基本原理、形成及發(fā)展概況基礎(chǔ)上,重點介紹其典型成型工藝方法,即選擇性激光燒結(jié)(SLS.并以醫(yī)用環(huán)切圈為例,分析了運用SLS工藝加工樣品的流程,指出網(wǎng)絡(luò)化、標準化是該項技術(shù)今后的發(fā)展方向.2.期刊論文 陳峰 快速原型技術(shù)原理及其應(yīng)用研究 -科技信息(學術(shù)版2008,""

16、;(16本文在介紹快速原型制造(RPM的基本原理、形成及發(fā)展概況基礎(chǔ)上,并指出了網(wǎng)絡(luò)化、標準化是該項技術(shù)今后的發(fā)展方向.3.期刊論文 姚長虹. 詹肇麟. 劉建雄. YAO Chang-hong. ZHAN Zhao-lin. LIU Jian-xiong 快速原型制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究 -昆明理工大學學報（理工版）2000,25(5概述了快速原型制造(RPM技術(shù)的基本構(gòu)思,即采用使材料生長而非去除的材料累加概念來制造零件,突破了零件幾何形狀復(fù)雜程度的限制,并越過了CAPP(Computer Aided Process Planning過程,是一種全新的制造技術(shù).文中詳細介紹了幾種典型的快速原

17、型制造(RPM技術(shù),如立體光固造型SLA、選擇性激光燒結(jié)(SLS、疊層實體制造(LOM、直接制模鑄造(DSPC、融積成型技術(shù)(FDM等的基本成形原理、工藝加工過程和應(yīng)用范圍,以及國內(nèi)外快速原型制造技術(shù)的研究與發(fā)展現(xiàn)狀,并討論了RPM技術(shù)研究中存在的一些問題.4.期刊論文 李風蘭. 趙銥民 選擇性激光燒結(jié)法燒結(jié)復(fù)合蠟粉制作耳贗復(fù)體 -中國激光2009,36(10為了探索選擇性激光燒結(jié)(SLS技術(shù)制作耳廓贗復(fù)體蠟?zāi)Ｐ偷目尚行?采用層析法獲得左側(cè)耳廓數(shù)據(jù),三維重建左側(cè)耳廓數(shù)字模型,鏡像反求出右側(cè)耳廓的三維數(shù)字模型,應(yīng)用選擇性激光燒結(jié)及復(fù)合蠟粉(PCP1制作出右側(cè)耳廓的快速原型制造(RPM蠟?zāi)Ｐ筒⑦M行