壓鑄模具（一）快速成型技術研究【畢業(yè)設計】

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教師的指導下

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)設計任務書</b></p><p>　　設計題目： 壓鑄模具（一）快速成型技術研究

3、 </p><p>　　1．設計的主要任務及目標</p><p>　　通過查閱相關資料文獻，了解快速成型機的結構和各項參數(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構和設計過程；了解三坐標測量機的結構和工作原理，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；按照學校要求編寫畢業(yè)設計論文。</p><p>　　2．設計的基本要求和內容</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，了解模具的結構，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>　　（4）用快速成型機燒結出模具的模型，完成其它相關零件的繪制；</p><p>　?。?）編寫畢業(yè)設計論文，總結設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,2006.</p><p>　　[2] 丘宏揚,謝嘉生,劉斌.快速成型技術研究中的若干關鍵問題[J].鍛造機械,2001.</p><p>　　[3] 徐江華,張敏.快速成型技術在工業(yè)設計中的應用[J].包裝工程,2004.</p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p>　　壓鑄模具

7、（一）快速成型技術研究</p><p>　　摘要：壓鑄模具的快速成型技術研究可以大大縮短產品的開發(fā)周期,滿足產品的個性化、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備的使用。通過對模具進行拆裝,了解壓鑄模具動定模的結構和設計過程，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。</p><p>　　關鍵詞：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模具拆裝的內容和步驟2</p><p>　　1

13、.3.1對模具結構的觀察分析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成

14、5</p><p>　　2.1.2三坐標測量機的測量應用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快速成型技術的優(yōu)點16</p>&

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

17、t;　　4.1 課題研究的內容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)技術是在計算機技術、數(shù)控技術、激光技術和新材料上的基礎上發(fā)展起來的一種先進制造技術。它具備如下特點：原形的復制性、互換性

19、高、制造工藝與制造原型的幾何形狀無關，在加工復雜曲面時更顯優(yōu)越；加工周期短，成本低，成本與產品復雜程度無關，一般制造費用降低50%，加工周期縮短70%以上，高度技術集成，實現(xiàn)了設計制造一體化；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和設備展覽會上，美國、日本、德國、新加坡等國都展出了RPM設備。</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技術的研究始于1991年。</p><p>　　清華大學、西安交通大學、華中科技大學、南京航空航天大學等

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的研究與應用放面取得了顯著成果。</p><p>　　清華大學現(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權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發(fā)展的研究，可以使其更好的用于壓鑄模具等工藝生產中。為決策層提供決策直觀性，減少人為缺陷,提高設計質量，縮短設計周期

22、,加快開發(fā)進度，提供樣件，更好的用于新產品開發(fā)中的并行工程，用于逆向工程技術。</p><p>　　快速成型技術可以大大縮短產品的開發(fā)周期,滿足產品的個性化、多樣化需求,在工業(yè)設計中得到廣泛應用。但由于該技術的制作精度、強度和耐久性還不能滿足工程實際的需要,加之設備的運行及制作成本高,一定程度上制約著RP技術的普遍推廣。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,應用領域會不斷得到拓展。</p&g

23、t;<p><b>　　1.模具的拆裝</b></p><p>　　模具拆裝在學習模具結構與設計知識之時，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構及工作原理，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)學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，使學生能夠綜合運用已學知識和技能；對模具典型結構及零部件裝配有全面的認識，為理論課的學習和模具設計奠定良好的基礎。</p><p>　　模具拆裝的要求：掌握典型壓鑄模具的工作原理、結構組成、模具零部件的功用、相互間的配合關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構圖、部件

25、圖和零件圖；掌握模具裝拆一般步驟和方法；通過觀察模具的結構能分析出零件的形狀；能對所拆裝的模具結構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模具拆裝的內容和步驟</p><p>　　1.3.1對模具結構的觀察分析</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，按拆模順序將模具

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構特點，制定模具拆卸順序及方法的方案，提請指導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，有側面分型系統(tǒng)時，拆下側面分型系統(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>　　②拆卸注意事項。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>　　①按順序裝配模具按擬定的順序將全部模具

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在老師的指導下學習用工具修復受損零件后再裝配。</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，首先應仔細觀察模具，務必搞清楚模具零部件的相互裝配關系和緊固方法，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及時修復，嚴重損壞的零件應更換。</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，裝配復雜，從生產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，綜合應用電子技術、計算機技術、光柵與激光干涉技術等先進技術的檢測儀器，其精度高于一般的數(shù)控機床，被廣泛應用在模具、汽車、航空、航天、機械等制造業(yè)，可對產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>　?。?）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)中應用廣泛。&

38、lt;/p><p>　　2.1.1三坐標測量機的分類及構成</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>　　三坐標測量機按結構分類，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 。另一類為生產型，一般放在生產車間，用于生產過程檢測，分辨能力5μm或10μm。</p><p>　　2．三坐標測量機的構成</p><p>　　三坐標測量機的結構形式如圖2.1.1所示，是由三個正交的直線運動軸構成的，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性影響較大。三坐標測量機的基本構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;　?。?）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>　　②測頭 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>　　①控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是三坐標測量機的關鍵組成部分之一。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、數(shù)控技術的發(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>　?、跀?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）、自學習編程（機器記下所有指令代碼，在多批次重復檢測時，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，有的還可以對結果加以判斷和調整。在用于測量時，該系統(tǒng)可以進行大量的數(shù)據(jù)處理并通過內部的幾何元素定義生成相應的幾何體，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)檢測和質量控制不可缺少的測量設備。 </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>　　（1）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;　　工件測量坐標系設定后，即可調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換，根據(jù)新基準計算校正測量結果。</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調用相應子程序進行測量并存儲結果。⑤選第二坐標軸。⑥調用相應子程序進行測量并存儲結果。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>　　（4）觸頭選用</b></p><p>　　對于測量工件的材質、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雜的零件，當其形狀難于建立數(shù)學模型使程序編制困難時，常?？梢越柚跍y量機。通過對木質、塑料、粘土或石膏制的模型或實物的測量，得到加工面幾何形狀的各項參數(shù)，經過實物程序軟件系統(tǒng)的處理，輸出所需結果。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>　　（1）對掃描模型進行陰、陽模轉換，生成需要的CNC加工程序。</p><p>　　（2）借助繪圖設備和繪圖軟件得到復雜零件的設計圖樣即生成各種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，是由三維CAD模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維實體的總稱。它集成了CAD技術、數(shù)控技術、激光技術和材料技術等現(xiàn)代科技成果，是先進制造技術的重要組成部分。由于它把復雜的三維制造轉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雜的零部件，極大地提高了生產效率和制造柔性。&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、家電等領域得到了廣泛應用。</p><p>　　快速成型技術自問世以來，得到了迅速的發(fā)展。由于RP技術可以使數(shù)據(jù)模型

60、轉化為物理模型，并能有效地提高新產品的設計質量，縮短新產品開發(fā)周期，提高企業(yè)的市場競爭力，因而受到越來越多領域的關注，被一些學者譽為敏捷制造技術的使能技術之一</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”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>　?。?）三維模型的構造：按圖紙或設計意圖在三維CAD設計軟件中設計出該零件的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，所以很快發(fā)展為快速成型制造領域中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>　　（2

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將三維實體模型(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，導致零件尺寸及形狀誤差的產生。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成。所以，分層后所得到的模型輪廓已經是近似的，層與層之間的輪廓信息已經丟失，層厚越大丟失的信息越多，導致在成型過程中產生了型面誤差。</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，然后反復疊加，最終形成三維產品。</p><p>　?。?）后處理：根據(jù)具體的工藝

66、，采用適當?shù)暮筇幚矸椒?，改善樣品性能?lt;/p><p>　　3.1.3快速成型技術的特點</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的另外一個用語。作為快速成型技術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品的

67、試制周期，并節(jié)省工模具費用；二是指不受形狀復雜程度的限制，能夠制作任何形狀與結構、不同材料復合的原形或零件。</p><p>　　2.制造效率快：從CAD數(shù)?；驅嶓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。該項目技術在新產品開發(fā)中改善了設計過程的人機交流，縮短了產品設計與開發(fā)周期。以快速成型機為母模的快速模具技術，能夠在幾天內制作出所需材料的實際產品，而通過傳統(tǒng)的鋼質模具

68、制作產品，至少需要幾個月的時間。該項技術的應用，大大降低了新產品的開發(fā)成本和企業(yè)研制新產品的風險。</p><p>　　3.由CAD模型直接驅動：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動快速成型設備系統(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、直接或者間接地驅動快速成型設備系統(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.技術高度集成：當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，快速成型技術的出現(xiàn)較好的填補了CAD與CAM之間的縫隙。新材料、激光應用技術、精密伺候驅動技術、計算機技術以及數(shù)控技術等的高度集成，共同支撐

70、了快速成型技術的實現(xiàn)。</p><p>　　5.經濟效益高：快速成型技術制造原型或零件，無須工模具，也與成型或零件的復雜程度無關，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具有突出的經濟效益，才使得該項技術一經出現(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生臺階誤差，堆積成形的相變和凝固過程產生的內應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)的樹脂薄層產生光聚合(固化)反應，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)樹脂然后重復掃描、固化，新固化的一層牢固地粘接在一層上，如此反復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;表面質量好;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復雜、精細的零件;設備市場占有率很高。缺點是需要設計支撐;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>　　該工藝適合比較復雜的中小型零件的制作。</p><p>　　2.選擇性激光燒結法(SLS,Selective Laser Sintering) </p><p>　　選擇性激光燒結法(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，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，滾動鋪粉機構在已燒結的表面再鋪上一層粉末進行下一層燒結。未燒結的粉末保留在原位置起支撐作用，這個過程重復進行直至完成整個零件的掃描、燒結，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;無須設計和構建支撐;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，經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。采用蠟粉直接燒結適合于小批量比較復雜的中小型零件的熔模鑄造生產。</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，如此反復最終實現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關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決定，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;復雜構件不易制造，懸臂件需加支撐;表面質量差。該工藝適合于產品的概念建模及形狀和功能測試，中等復雜程度的中小原型，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)點是無需設計和構建支撐;只需切割輪廓，無需填充掃描;制件的內應力和

80、翹曲變形小;制造成本低。缺點是材料利用率低，種類有限;表面質量差;內部廢料不易去除，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合劑。</p><p>　　該技術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快速成型技術的優(yōu)點</p><p>　?。?）快速成型作為一種使設計概念可視化的重要手段，計算機輔助設計零件的實物模型可以在很短時間內被加工出來，從而可以很快對加工能力和設計結果進行評估。</p><p>　?。?）由于快速成型技術是將復雜的三維型體轉化為兩維截面來解決，因此，它能制造任意復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，采用適當?shù)牟牧?，這種原型可以被用在后續(xù)生產操作中以獲得最終產品。</p><p>　?。?）快速成型操作可以應用于模具制造，可以快速、經濟地獲得模具。</p><p>　?。?）產品制造過程幾乎與零件的復雜性無關，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，縮短產品開發(fā)周期和減少開發(fā)新產品投資風險，成為企業(yè)賴以生存的關鍵。因此，快速成型、快速制模、快速制造技術將會得到進一步發(fā)展。</p><p>　　3.4.1快速成型技術研究中存在的問題</p><p>　?。?）材料問題.目前快速成型技術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)才能生產出令人滿意的產品。由于材料技術開發(fā)的專門性，一般快速成型材料的價格都比較貴，造成生產成本提高。</p><p>　?。?）高昂的設備價格.快速成型技術是綜合計算機、激光、新材料、CAD/CAM集成等技術而形成的一種全新的制造技術，是高科技的產物，技術含量較高，所以，目前快速成型設備的價格較貴，限制了快速成型技術的推廣應用。</p><p>　?。?）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的專利保護問題，各廠家只能生產自己開發(fā)的快速成型工藝成型設備，隨著技術的進步，這種保護體制已成為快速成型技術集成的障礙。</p><p>　　（4）成型精度和質量問題.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的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質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量，必須改進成型工藝和快速成型軟件。</p><p>　　(5) 應用問題.雖然快速成型技術在航空航天、汽車、機械、電子、電器、醫(yī)學、玩具、建筑、藝術品等許多領域都已獲得了廣泛應用，但大多僅作為原型件進行新產品開發(fā)及功能測試等，如何生產出能直接使用的零件是快速成型技術面臨的一個重要問題。隨著快速成型技的進一步推廣應用，直接零件制造是快速成型技術發(fā)展的必然

88、趨勢。</p><p>　　(6) 軟件問題。隨著快速成型技術的不斷發(fā)展，快速成型技術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，零件表面質量等方面都有很大影響，軟件問題已成為快速成型技術發(fā)展的關鍵問題。</p><p>　　3.4.2 快速成型技術軟件系統(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>　　（3）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，不能滿足當前快速成型技術對成型速度、成型精度和質量的要求。</p><p>　　（6）當前的數(shù)據(jù)轉換模型缺陷較多，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里。</p><p>　　3.5 快速成型技術的發(fā)展方向</p><p>　　RP技術雖然有其巨大的優(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的推廣普及的瓶頸。從目前國內外RP 技術的研究和應用狀況來看，快速成型技術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，提高生產效率，縮短制作周期。尤其是提高成型件的表面質量、力學和物理性能，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。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。該項技術可以大大提高新產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

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

96、由測量設備、測量成品取得資料數(shù)據(jù) , 再進入CAD/CAM軟件或專業(yè)技術軟件,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。三維實體模型的設計是通過三維繪圖軟件Pro/E進行的。設計得到的動、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</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，即可調整模型制作的擺放方位。調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。擺放位置調整好后，如果需要同時制作多個模型，還需要對調整好方位的模型進行復制或者調入不同的模型對其進行

101、擺放方位調整并排列。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，設備調試好之后，會保存

102、一個合理的參數(shù)集。如果對成型質量有更高的要求，也可以根據(jù)所掌握的參數(shù)設定經驗，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，其技術參數(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熱，到設定溫度后便可以執(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，應果斷取消打印。模型成型結束后，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，由材料的收縮而產生的應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>　　①熱收縮 熱收縮即材料因其固有的熱膨脹率而產生的體積變化，它是收縮產生的最主要原因。由熱收縮引起的收縮量：