第一篇：如何探索快速制造機床技術(shù)應(yīng)用發(fā)展之路

如何探索快速制造機床技術(shù)應(yīng)用發(fā)展之路 快速原型(RapidPrototyping，RP)制造技術(shù)產(chǎn)生20多年來，基于“離散-堆積”原理和增材制造的方法，具有高度柔性的制造思想已經(jīng)被企業(yè)界廣泛接受，其應(yīng)用已從最初的設(shè)計原型和測試原型制造向最終產(chǎn)品制造的方向發(fā)展。這項技術(shù)已經(jīng)擴展為快速制造(RapidManufacturing，RM)[1-4]。快速制造作為一種新的生產(chǎn)模式，可分為直接快速制造與間接快速制造兩大類。其中，直接快速制造指的是通過快速制造直接完成功能零件或具有完全功能的結(jié)構(gòu)件；間接快速制造是指通過RM完成工、模具制造，再采用工模具進行零件的制造，又稱快速工模具制造(RapidTooling，RT)。本文主要討論零部件的直接制造。

全球范圍的廠商紛紛采用RP和RM技術(shù)來簡化產(chǎn)品的開發(fā)過程，提高生產(chǎn)效率，增強產(chǎn)品競爭力，RP和RM技術(shù)呈現(xiàn)波浪式前進的勢頭。從國際市場來看，RP市場正逐漸向RM市場發(fā)展，RP市場本身已進入成熟的商業(yè)化階段，各種工藝以及相應(yīng)的設(shè)備均具有比較固定的應(yīng)用對象，有關(guān)RP設(shè)備制造廠商和RP技術(shù)服務(wù)廠商各在其領(lǐng)域內(nèi)有相當(dāng)程度的知名度，如美國的3DSystems、Stratasys、ZCorp公司，德國的EOS公司，以色列的Objet公司，瑞典的Arcam公司等；而RM技術(shù)日趨成熟，明顯具有潛在的市場，已開始引發(fā)生產(chǎn)廠商極大的重視，RM技術(shù)的每一點進步都被他們收入眼簾，并且對于其產(chǎn)品化的前景給予關(guān)注，RM技術(shù)已處于形成新產(chǎn)業(yè)的前夜。上述RP領(lǐng)域的知名公司，相當(dāng)一部分亦開發(fā)出屬于RM領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備。

中國的RP市場已經(jīng)度過了啟蒙期，正處于快速發(fā)展的階段，國內(nèi)眾多用戶群為國外RP廠商所艷羨，紛紛尋找商機進入中國市場。從第十屆北京國際機床博覽會反映的情況來看，南方市場和華東市場的發(fā)展最為迅速；北方以北京為RP和RM科技研發(fā)中心，既促進了此領(lǐng)域技術(shù)的高速發(fā)展，亦帶動了對于RP設(shè)備的需求。業(yè)界一般認為，目前國內(nèi)RP行業(yè)的規(guī)模大約從2000年占全球的1%，發(fā)展到2007年的5%左右，發(fā)展勢頭遠遠快于國際平均水平。其中國產(chǎn)RP設(shè)備在國內(nèi)市場份額進一步提高，并且已經(jīng)有出口記錄，表明我國民族RP產(chǎn)業(yè)在健康地發(fā)展。在國際RP領(lǐng)域知名的美國WohlersAssociatesInc公司按年出版的WohlersReport中，自2002年起，在RP設(shè)備制造廠家列表中，開始引入中國RP公司的名字，至2006年，共引入6家公司的名字，涵蓋25種不同類型及型號的設(shè)備，列表中我國公司的數(shù)目排在美、日之后，列第三位[5]。

相比之下，我國的RM技術(shù)受重視的程度較差，一方面相關(guān)研究的投入不夠，僅由國家自然科學(xué)基金對部分項目給予資助，而資助力度僅夠完成一些原理性的研究，無法向產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展；另一方面，相關(guān)的普及工作也做得不夠，許多人都認為，RM所需的投入大，見效慢，技術(shù)的成熟度低，不能很快用于實際。

第二篇：快速原型先進制造技術(shù)

快速原型制造技術(shù)

摘 要：本課程主要學(xué)習(xí)了幾種先進制造技術(shù)（包括超高速加工、超精密加工、微細加工、高能束加工及快速原型制造技術(shù)）、制造自動化技術(shù)以及現(xiàn)代管理模式。針對先進制造技術(shù)的發(fā)展方向，并結(jié)合課題研究，本文簡要介紹快速原型制造技術(shù)（RP）的基本原理、特點、加工制造過程、6種主要的PR技術(shù)及其應(yīng)用與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：先進制造；快速原型制造；課題研究；基本原理；發(fā)展趨勢

1.什么是快速原型（Rapid Prototyping）

借助電腦輔助設(shè)計或由實體逆向方法取得原型或零件幾何形狀、結(jié)構(gòu)，并以此建立數(shù)位化模型，再利用電腦控制的機電集成制造系統(tǒng)，通過逐點、逐面進行材料“三維堆砌”成型，再經(jīng)過必要處理，使其在外觀、強度和性能等方面達到設(shè)計要求，達到快速、準(zhǔn)確地制造原型或?qū)嶋H零件的方法。根據(jù)零件的復(fù)雜程度，這個過程一般需要1～7天的時間。換句話說，RP技術(shù)是一項快速直接地制造單件零件的技術(shù)，如下圖1所示。

圖1 快速原型示意圖

2.RP技術(shù)的基本工作原理：

RP技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。快速原型技術(shù)的原理是：將計算機內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計算機據(jù)此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料（或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑）形成一系列具有一個微小厚度的的片狀實體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出所設(shè)計的新產(chǎn)品樣件、模型或模具。

比如要做一個小圓球，電腦將圓球的實體數(shù)據(jù)，通過專用的軟件，轉(zhuǎn)化成一個一個薄片的數(shù)據(jù)。第一個薄片是一個點，第二個薄片是一個小圓片，第三個薄片是一個稍大一點的圓片……，一片一片粘在一起，就成了一個圓球。

不同公司制造的RP系統(tǒng)所用的成形材料不同，系統(tǒng)的工作原理也有所不同，但其基本原理都是“分層制造、逐層疊加”。這種工藝可以形象地叫做“增長法”或“加法”。RP系統(tǒng)可以根據(jù)零件的形狀，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，每個截面數(shù)據(jù)相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上的一張CT像片；然后再把它們逐層粘結(jié)起來，就得到了所需制造的立體的零件。整個制造過程可以比喻為一個“積分”的過程。當(dāng)然，整個過程是在計算機的控制下，由快速成形系統(tǒng)自動完成的。基本原理都是一樣的，那就是“分層制造、逐層疊加”。這種工藝可以形象地叫做“增長法”或“加法”。

3.快速原型制造技術(shù)的加工制造過程

目前進入應(yīng)用領(lǐng)域的各種快速原型制造技術(shù)采用的成型機理有所不同，但它們的加工制造過程類似，均大致包括以下五個步驟：

圖2 快速原型制造加工過程

1、生產(chǎn)CAD設(shè)計模型。首先利用計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件包生成制件的三維實體模型。目前常用的實體造型軟件有：Pro/E、UG—Ⅱ、Power Shape等，也可通過反求工程來獲得制件的三維描述信息。

2、將三維CAD設(shè)計模型轉(zhuǎn)換成STL（STL為RP技術(shù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）格式，在轉(zhuǎn)換過程中，要綜合考慮加工精度、加工工作量和文件容量等因素。

3、用預(yù)加工軟件將STL模型轉(zhuǎn)換成加工文件，即根據(jù)制造工藝不同，將STL模型切割成0.01~0.7mm薄片層。在這一過程中，要根據(jù)性能要求和盡量減少加工時間的原則選擇被加工工件的坐標(biāo)和加工方向，同時考慮工件加工過程中的支撐。

4、實際加工過程，不同的RP技術(shù)，設(shè)備和加工原理有所不同，但大多是一層一層地制造。所用的材料有聚脂材料、紙、粉末陶瓷或金屬等。加工過程自動化很高，不用人工干預(yù)。

5、后處理工序，包括從機器中取出工件，進行必要的清理和表面處理如：封蠟、涂漆等，以增加外觀質(zhì)量和耐用性，最新的后處理加工如：采用高溫滲入環(huán)氧樹脂和靜電鍍鎳等技術(shù)可獲得表面質(zhì)量很高的制品。

4.主要的快速原型制造（RP&M）技術(shù)

RP&M的制造技術(shù)、原理和設(shè)備類型有多種，但較成熟的和具有影響的主要有以下六種。4.1.立體光造型（SLA）

立體光造型是研究最早和較為成熟的一項快速原型制造技術(shù)。它是利用液體光敏聚脂材料在紫外光照射下固化的特點而實現(xiàn)三維造型的。

首先將造型平臺置于液體聚脂材料液面以下，在紫外光激光器照射下，要成型的部分液體固化在平臺上，其余部分保持液體狀態(tài)，然后將平臺下移微小距離，刮平固化表面并涂上第二層液體，激光光源再對第二層實施加工，這種過程重復(fù)進行直至完成模型制造，最后完成取模、清理工作。

立體光造型技術(shù)可以順利成型各種形狀復(fù)雜零件，包括薄壁件、透明件、異形件以及傳統(tǒng)方法不可能加工的各種零件。該技術(shù)具有制造精度高，生產(chǎn)零件強度和硬度好等特點。由于使用透明材料，模型可用于光彈應(yīng)力分析和可視化研究，生產(chǎn)的模型柔性化好，可隨意拆裝，是間接制模的理想方法，缺點是清洗和養(yǎng)護等后處理工序較費時。如下圖3所示。

圖3 立體光造型（SLA）原理圖

4.2.分層實體制造技術(shù)LOM(Laminated Object Manufacturing)工作時，先放置成型基底，工作臺下降一層高度，送紙輥送紙，收紙輥同步回收廢料，在工作臺上鋪一層簿型材料，熱壓輥筒加熱后，碾壓材料表面，使它與已成型層牢牢粘合在一起，再使用激光掃描，切割出當(dāng)前層的輪廓，這樣逐層加工，直到制件完成。激光掃描時，首先在材料表面切割出截面的輪廓線，然后在廢料部分切割出X—Y方向交叉網(wǎng)格。生成網(wǎng)格的主要目的是為了方便廢料的剝離。最后從連續(xù)的材料帶上切下整個平面掃描部分，為下一層加工作好準(zhǔn)備。激光掃描是分層實體制造中的關(guān)鍵工序，它直接影響著制件的成型精度。如下圖4：

圖4 LOM成型原理

4.3.選擇性激光燒結(jié)SLS（Selecting Lazet Sintering）

擇性激光燒結(jié)，是使用粉狀固體材料（如：石蠟、聚碳酸脂、石英砂、合金粉等）進行加工的一種快速成型方法。它在儲料缸中放入加工原料，在工作缸中完成原型加工。選擇性激光燒結(jié)加工時，原料缸上升一個層厚，成型缸下降一個層厚，鋪粉機構(gòu)把粉料從原料缸快速鋪向成型缸，然后，激光在工作臺面上作選擇性掃描，掃描過的部分連接成一個整體,沒有掃描過的部分仍然保持粉狀結(jié)構(gòu).截面完成后,再進行下一個工作周期,層層燒結(jié)形成制件。

圖5 SLS成型原理圖 4.4.熔絲沉積成型FDM(Fuse Deposition Modeling)在加熱室下連接著制作噴頭和支撐噴頭。制作支撐時，支撐絲連續(xù)地送進，支撐噴頭在基底或已成型層上逐線掃描，形成輔助支撐。

制件加工時，制件絲連續(xù)送進，制作噴頭在已成型層上逐線掃描，制作絲送入噴頭，在噴頭中熔化，噴出，在已成型層上固化，形成制件的二維截面。每加工一層，工作臺下降一次，新層添加在已加工層上，固化在一起。多次重復(fù)，就可以形成具有直接實用價值的塑料件。FDM成型原理

4.5.光面固化成形SGC（Solid Ground Curing）

SGC技術(shù)是由Cubital公司開發(fā)的，其原理有點像SLA技術(shù)，所不同的是SGC技術(shù)不是逐點成型，而是同時制造一層，因此也稱為固化過程。其基本原理是：先在制造平臺上撒一層液體感光樹脂材料，然后利用類似復(fù)印機的靜電過程在制造平臺上方的透明玻璃板上打印出具有模型第一層形狀的遮光膜。用紫外光源照射遮光膜，則光線只能穿過透明部分而選擇固化這一層。接著，用真空吸除余下的液體樹脂，而將這部分涂上蠟以支撐模型，這一層制好后，下降平臺再制造第二層直至模型制成。模型制好后，要放入溶劑池中除蠟，該技術(shù)的特點是制造速度快，制件尺寸大，并可同時制造多件制品。

圖6 SGC技術(shù)加工原理圖

4.6.噴墨打?。↖nk—Jet Printing）

噴墨打印指的是利用噴墨原理制造模型或零件的一類技術(shù)或設(shè)備。該技術(shù)的制造平臺置于粉末材料中，噴墨打印頭噴出熔結(jié)劑將第一層中模型實體部分和粉末熔結(jié)在一起，未熔結(jié)的粉末作為支撐，然后將平臺下移，加入粉末，抹平，再制造第二層，制成后，零件燒結(jié)，然后從粉末中取出。

圖7 噴墨打印技術(shù)原理圖

年來，MIT（麻省理工學(xué)院）的研究人員對于3DP技術(shù)進行了更廣泛和深入的研究，開發(fā)了用多種打印頭的局部成份控制（Local Composition Control）技術(shù)，其原理如圖所示。其過程和步驟類似其它噴墨打印技術(shù)，但它通過材料成份、性能分析程序結(jié)合造型CAD數(shù)據(jù)，復(fù)合生成LCC模型從而實現(xiàn)模型內(nèi)部局部成份控制，不同的打印頭控制不同的材料成份，使制成的零件或模型內(nèi)部具有不同的成份和特性，如不同的折射系數(shù)、不同的導(dǎo)電率、不同的韌性和成形性能、不同的耐腐蝕性、不同的強度和硬度，以滿足不同的要求。

圖8 3DP的局部成份控制（LLC）技術(shù) 5.快速原型制造技術(shù)的特點

快速原型制造技術(shù)作為機械制造、激光、計算機、新材料和自動控制等技術(shù)綜合應(yīng)用的一項新的加工制造技術(shù)，是對傳統(tǒng)制造方法的一項根本變革。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，快速原型制造技術(shù)具有如下優(yōu)點：

（1）減少制造成本，縮短制造周期。由于可以應(yīng)用CAD數(shù)據(jù)直接制造原型、模具或零件，從而減少了生產(chǎn)準(zhǔn)備和加工過程時間，同時也降低了生產(chǎn)成本。

（2）傳統(tǒng)的模具、零件制造常常采用設(shè)計→試制→實驗→修改設(shè)計→再制造這一過程，采用RP技術(shù)可進行前期實驗，即在設(shè)計的同時進行性能實驗，節(jié)約實驗時間和費用。

（3）最新的RP技術(shù)與傳統(tǒng)的有限元（FEM）相結(jié)合，根據(jù)幾何設(shè)計和性能分析結(jié)果制造模具和零件。先進的3DP（Three Dimensional Printing)技術(shù)采用局部成份控制（LLC）原理，可控制RP制件內(nèi)部的成份和各種性能。這些成就更擴大了RP技術(shù)的應(yīng)用范圍。

（4）RP技術(shù)可以生產(chǎn)任意幾何形狀包括空心、薄壁和具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件或模型，尤其適合于生產(chǎn)批量較小而生產(chǎn)周期要求又短的制造領(lǐng)域。

6.快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用

一個新產(chǎn)品在開發(fā)過程中，總是要經(jīng)過對初始設(shè)計的多次修改，才有可能真正推向市場。通常，產(chǎn)品到了經(jīng)銷商或客戶的手中，很快就會有各種反饋的意見，認為這個產(chǎn)品如果能夠再修改一下就會更好。于是廠家就會根據(jù)所搜集到的意見，對產(chǎn)品進行改型?！靶薷摹?，在制造業(yè)中，是個談?wù)勅菀鬃銎饋黼y的事。哪怕是外觀上的一點修改，往往就要重新制作模具。而模具的制作是一件非常費錢費時的事情，比如，一個制造普通電話機外殼的模具，就要花費好幾萬元才能做出來。更嚴(yán)重的是，當(dāng)你在花錢制作新模具的時候，并不知道這一次是不是一定能夠滿意。萬一再不滿意，再花錢是小事，拖延了時間就可能意味著失去市場。雖然利用電腦的虛擬技術(shù)可以非常逼真地再屏幕上顯示所設(shè)計的產(chǎn)品的外觀，但是，視覺上再逼真，也無法與實物相比。只要想一想，單憑廣告的精美圖片，是沒有多少人敢馬上花錢去買一件貴重商品的，非要親自到商場，親手摸一摸，擺弄擺弄，才敢真的下決心。因此在市場上，眼見還不能為實，非要手摸才能為實。

買一件商品尚且如此，如果是商家成千上萬地向廠家定貨，就更不是單純看看電腦屏幕就可以下決心的事了。

由于全球市場一體化的形成，制造業(yè)的競爭十分劇烈，產(chǎn)品開發(fā)周期的長短直接影響到一個企業(yè)的生死存亡。因此，客觀上需要一種可以直接地將設(shè)計數(shù)據(jù)快速地轉(zhuǎn)化為三維實體的技術(shù)。這樣，不但可以快速直觀地驗證設(shè)計的正確性，而且可以向客戶、甚至僅僅是有意向的潛在客戶提供未來產(chǎn)品的實體模型，從而達到迅速占領(lǐng)市場的目的。

快速原型技術(shù)（Rapid Prototyping，簡稱RP）就是在這樣的社會背景下于1988年誕生于美國，迅速擴展到歐洲和日本，并于九十年代初期引進我國。

快速原型技術(shù)綜合應(yīng)用各種現(xiàn)代技術(shù)，直接快速地將電腦設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實物，形象地說，快速原型技術(shù)實現(xiàn)了所謂“心想事成”的夢想。快速原型技術(shù)已廣泛應(yīng)用于快速概念模型制造（比如檢驗所設(shè)計的產(chǎn)品樣子好看不好看、新潮不新潮）、快速測試模型制造（比如檢驗所設(shè)計的產(chǎn)品好用不好用、性能怎么樣）、快速模具制造（直接制造模具）和快速功能零件制造（直接制造零件）等領(lǐng)域。

近年來，國內(nèi)外眾多高等院校、科研機構(gòu)、設(shè)備制造單位和商用服務(wù)機構(gòu)的研究人員對快速原型制造技術(shù)進行著不斷的研究和完善，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新設(shè)備、新材料層出不窮，制造周期大大縮短，制品質(zhì)量不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴大。其應(yīng)用范圍大致可以分為以下幾類：

1、制造原型（Prototyping）

快速原型制造技術(shù)最初是為了交換信息和實驗的目的用來制造原型。用三維實體模型比用二維圖紙更容易觀察和理解。例如一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜制件若用傳統(tǒng)設(shè)計方法，幾十張或更多的藍圖也無法確切地表述，但用一個三維實體模型便能輕易地表示出來。因此，快速原型大大改善和加快了設(shè)計信息的表達和交流。這種有效的信息表達和交流對于當(dāng)今的同步工程時代尤為重要。當(dāng)設(shè)計人員設(shè)計原型時，制造人員準(zhǔn)備生產(chǎn)，而藝術(shù)部門則開始進行包裝設(shè)計，這些工作均可以在設(shè)計結(jié)束前完成快速原型制造技術(shù)還可以大大簡化原型的實驗過程，用RP技術(shù)可以很方便地在設(shè)計階段同時完成實驗分析工作，新的應(yīng)用研究包括用功能材料和耐用合成橡膠等制造透明模型、實驗用模型，柔性化模型和耐用性模型等。

2、快速制模（Rapid Tooling）

快速原型制造技術(shù)用于快速制造模具具有更重要的意義。因為模具的幾何形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高，硬度、耐磨性和表面粗糙度都有很高的要求。傳統(tǒng)的模具制造方法是使用CNC機床，電火花機床或手工加工，既費時，成本又高。采用快速原型制造技術(shù)能大大縮短模具制造周期、大大節(jié)省費用。

快速原型制造技術(shù)用于模具制造可分為間接制模和直接制模。（1）間接制?！獙P生產(chǎn)的原型用于各種模型或模具制造過程，如：真空鑄造過程，可將RP原型用于制造鑄模砂型鑄造過程，用LOM制造的原型可用于制造砂型RP原型用于制造各種注塑模具。（2）直接制模—用RP&M技術(shù)直接制造模具或模型，如：用STL技術(shù)直接由粉末金屬燃結(jié)制成注塑模等各種模具。美國MIT（麻省理工學(xué)院）用3DP技術(shù)和LCC原理制造不同內(nèi)部成分和性能的模具。美國代頓大學(xué)用陶瓷沉積材料和LOM技術(shù)制造各種模具。

3、快速制造

這是RP技術(shù)的一個主要應(yīng)用方向，即直接應(yīng)用CAD數(shù)據(jù)快速制造成品零件。近年來，由于金屬材料和其它材料的普遍應(yīng)用，RP技術(shù)用于生產(chǎn)成品件的應(yīng)用越來越廣泛。應(yīng)用材料：聚脂材料、橡膠、陶瓷、金屬和復(fù)合材料等。應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天、汽車工業(yè)、日用品、醫(yī)療器械、電器、摩托車、海軍艦艇、機械工程、重型設(shè)備的零部件制造。

7.快速原型制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

快速原型制造技術(shù)的出現(xiàn)，改變了企業(yè)傳統(tǒng)的設(shè)計制造模式，十幾年來RP&M技術(shù)從研究、設(shè)計、工藝、設(shè)備直到應(yīng)用都有了長足發(fā)展，尤其是近年來，研究范圍不斷擴大，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷增多，其研究方向和發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：

1、提高制造速度，減少制造周期

隨著快速計算機、更復(fù)雜的控制系統(tǒng)和高性能材料的應(yīng)用，RP技術(shù)將大大減少制造時間。新技術(shù)的應(yīng)用如SGC（光面固化成型）和多打印頭的3DP技術(shù)的應(yīng)用均可大大提高制造速度。

2、提高制品精度和表面質(zhì)量

改進激光光源系統(tǒng)及馬達控制系統(tǒng)將有助于提高制品精度。材料的穩(wěn)定性研究和新材料的應(yīng)用也將有助于提高制品精度。各種表面處理技術(shù)的研究將有助于提高制品表面質(zhì)量。

3、新材料的研究與應(yīng)用

除了上述提到的聚脂材料、金屬、陶瓷、復(fù)合材料以外，各種功能材料、堅固材料的研究和應(yīng)用將有助于RP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

4、增加制造能力

近年來，RP&M技術(shù)的制件尺寸不斷增大，如SGC5600機型，其制品最大體積可達500x350x500mm； 而采用FDM Maxum機型，其制品最大體積可達600x500x600mm.5、發(fā)展桌面系統(tǒng)、實現(xiàn)遠程控制

隨著RP技術(shù)集成化的研究的應(yīng)用，設(shè)計和制造人員可用各種桌面系統(tǒng)直接控制制造過程，實現(xiàn)設(shè)計和制造過程統(tǒng)一協(xié)調(diào)的無人化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展的普及，用戶和制造商可通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和RP技術(shù)實現(xiàn)遠程制造。

第三篇：淺談我國先進制造技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

淺談我國先進制造技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

班級 機械制造與自動化3班

學(xué)號：201003620308

姓名：盧仁華 隨著我國社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，我國的制造業(yè)也將不斷的發(fā)展，先進制造技術(shù)將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。

先進制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造的基礎(chǔ)上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱，也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟效益的制造技術(shù)的總稱。

當(dāng)前的金融危機也許還會催生新的先進制造制造技術(shù)，特別在生產(chǎn)管理技術(shù)方面。

先進制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學(xué)科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領(lǐng)域，并逐步融合與集成。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術(shù)。

先進制造技術(shù)的特點：1.先進制造技術(shù)是面向21世紀(jì)的技術(shù)、2.先進制造技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)、3.先進制造技術(shù)是駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程、4.先進制造技術(shù)是面向全球競爭的技術(shù)、5.先進制造技術(shù)是市場競爭三要素的統(tǒng)一近年來，我國的制造業(yè)不斷采用先進制造技術(shù)，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。1.管理方面

工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準(zhǔn)時生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術(shù)。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。2.設(shè)計方面

工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設(shè)計數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，采用新的設(shè)計方法，廣泛采用計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD/CAM），大型企業(yè)開始無圖紙的設(shè)計和生產(chǎn)。我國采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。3.制造工藝方面

工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。4.自動化技術(shù)方面

工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數(shù)控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），實現(xiàn)了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。

所以我國先進機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢將要往一下幾個方向發(fā)展： 1.全球化

一方面由于國際和國內(nèi)市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業(yè)中，國內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內(nèi)市場上占有份額的企業(yè)，不得不擴展新的市場；另一方面，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力，全球化制造的第一個技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使制造的全球化得以實現(xiàn)。2.網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強產(chǎn)品開發(fā)的合作和經(jīng)營管理的學(xué)習(xí)，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展。3.虛擬化

制造過程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，1 發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。4.自動化

自動化是一個動態(tài)概念，目前它的研究主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。5.綠色化

綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期,制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊?在我國研究和發(fā)展先進制造技術(shù)勢在必行。

第四篇：先進制造技術(shù)及其發(fā)展

先進制造技術(shù)及其發(fā)展

Xxxx

（xx大學(xué) xx學(xué)院 江蘇xx xxxxx）

摘 要：對先進制造技術(shù)的起源、內(nèi)涵進行了介紹。概述了先進制造技術(shù)(AMT)的體系結(jié)構(gòu)和分類。提出先進制造技術(shù)向集成化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、虛擬化、智能化、綠色化、制造全球化等方向的發(fā)展趨勢。[1]

關(guān)鍵詞: 先進制造技術(shù) ；AMT；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展；體系結(jié)構(gòu)

Advanced Manufacturing Technology and It's

Development Trend Abstract: Introduces the origin, connotation of advanced manufacturing technology.Briefly introduced the structure system, the classification,and the characteristic of Advanced.The paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated, flexible, latticing, informational, virtual, intelligent, green and global manufacturing.Key words: Advanced manufacturing technology;AMT;key technology;development;system structure 0 引言

先進制造技術(shù)AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集機械，電子，信息，材料，能源和管理等各項先進技術(shù)而發(fā)展起來的高新技術(shù)，它是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)技術(shù)之一。先進制造技術(shù)是制造業(yè)為提高競爭力以適應(yīng)時代的要求而形成的一個高新技術(shù)群，經(jīng)過發(fā)展，已形成了完整的體系結(jié)構(gòu)。先進制造技術(shù)是當(dāng)今生產(chǎn)力的主要構(gòu)成因素，是國民經(jīng)濟的重要支柱。它擔(dān)負著為國民經(jīng)濟各部門和科學(xué)技術(shù)的各個學(xué)科提供裝備、工具和檢測儀器的重要任務(wù)，成為國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)賴以生存和發(fā)展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微電子、光電子、激光、分子生物學(xué)和核能等等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，如果沒有先進制造技術(shù)作為基礎(chǔ)，是不可能實現(xiàn)的。自20世紀(jì)80年代末，國際上提出先進制造技術(shù)(AMT)的概念以來，以CAD／CAM技術(shù)、快速原型制造技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)技術(shù)、計算機集成制造系統(tǒng)技術(shù)、虛擬制造、綠色制造、敏捷制造等為代表的一系列AMT在諸多國家和地區(qū)得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，逐步實現(xiàn)了柔性化、自動化、敏捷化與虛擬化。進入21世紀(jì)后，以計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等為代表的信息技術(shù)、生物技術(shù)及新材料技術(shù)，被應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域，使制造技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍，制造生產(chǎn)模式發(fā)生了重大的改變。[2] 1 先進制造技術(shù)的起源

“先進制造技術(shù)”一詞源于美國。二戰(zhàn)結(jié)束之前的制造技術(shù)，可以統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的制造技術(shù)，美國制造業(yè)在第二次世界大戰(zhàn)以后，在當(dāng)時的國際環(huán)境背景下得到了空前的發(fā)展，并形成了一支強大的研究開發(fā)力量，強調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要性，忽視制造技術(shù)的發(fā)展。至20 世紀(jì)70 年代，隨著日、德經(jīng)濟的恢復(fù)，美國制造業(yè)遇到了強有力的挑戰(zhàn)，汽車業(yè)等行業(yè)的霸主地位，遇到了強有力的沖擊，出口產(chǎn)品的競爭力大大落后于日、德，美國經(jīng)濟滯脹，發(fā)展緩慢。而日本在過去幾十年內(nèi)不斷主動地采用制造新技術(shù)，已使其成為制造業(yè)公認的世界領(lǐng)袖。在此背景下，美國反思了制造技術(shù)同國民經(jīng)濟、技術(shù)與國力的至關(guān)重要的相互依賴關(guān)系，強調(diào)了制造技術(shù)的重要性，明確了社會經(jīng)濟目標(biāo)的關(guān)鍵是技術(shù)的重要性，制定了國家關(guān)鍵技術(shù)計劃，并對其技術(shù)政策作了重大調(diào)整。[3]與此同時，以計算機為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，也全面推動了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展。由于經(jīng)濟和增強國防的需要，在劇烈的市場競爭的刺激下，各個國家和地區(qū)紛紛將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與新發(fā)展起來的科技成就相結(jié)合，先進制造技術(shù)的概念逐步形成并發(fā)展。先進制造技術(shù)的內(nèi)涵及特點

先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面最新的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計、制造、檢測、管理及售后服務(wù)的制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的前沿制造技術(shù)的總稱。從本質(zhì)上可以說，先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機融合與傳統(tǒng)的制造技術(shù)比較起來，當(dāng)代先進的制造技術(shù)以其高效率、高質(zhì)量和對于市場變化的快速響應(yīng)能力為主要特征。它貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過程，成為“市場———產(chǎn)品設(shè)計———制造———市場”的大系統(tǒng)。而傳統(tǒng)制造工程一般單指加工過程。[4]先進制造技術(shù)充分應(yīng)用計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的最新成果，各專業(yè)、學(xué)科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。它是技術(shù)、組織與管理的有機集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。先進制造技術(shù)又可看作是硬件、軟件、人和支持網(wǎng)絡(luò)（技術(shù)的與社會的）綜合與統(tǒng)一。先進制造技術(shù)并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調(diào)以人為中心，實現(xiàn)自主和自律的統(tǒng)一，最大限度地發(fā)揮人的積極性、創(chuàng)造性和相互協(xié)調(diào)性。先進制造技術(shù)高度開放、具有高度自組織能力的系統(tǒng)，通過大力協(xié)作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產(chǎn)出最具競爭力的產(chǎn)品。

先進制造技術(shù)的目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產(chǎn)品，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟效果。[5] 先進制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

對先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)認識很不統(tǒng)一。機械科學(xué)研究院（AMST）提出的先進制造技術(shù)由多層次技術(shù)群構(gòu)成的體系圖，強調(diào)了先進制造技術(shù)從基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)到先進制造集成技術(shù)的發(fā)展過程，也表明了在新型產(chǎn)業(yè)及市場需求的帶動之下，在各種高新技術(shù)（如能源技術(shù)、材料技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)以及系統(tǒng)工程和管理科學(xué)）的推動下先進制造技術(shù)的發(fā)展過程。先進制造技術(shù)是制造業(yè)為了提高競爭力以適應(yīng)時代要求，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化及推陳出新而形成的高新技術(shù)群。在不同的國家、不同的發(fā)展階段，先進制造技術(shù)有不同的內(nèi)容及組成。我國目前屬于先進制造技術(shù)范疇的技術(shù)是一個三層次的技術(shù)群。見圖 1。[6]

圖1 AMST提出的先進制造體系結(jié)構(gòu)

第一個層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎(chǔ)工藝至今仍是生產(chǎn)中大量采用、經(jīng)濟適用的技術(shù)，這些基礎(chǔ)工藝經(jīng)過優(yōu)化而形成的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)是先進制造技術(shù)的核心及重要組成部分。這些基礎(chǔ)技術(shù)主要有精密下料、精密塑性成形、精密鑄造、精密加工、精密測量、毛坯強韌化、精密熱處理、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護涂層及各種與設(shè)計有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)、各種現(xiàn)代管理技術(shù)。[7]

第二個層次是新型的制造單元技術(shù)。這是在市場需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動下，制造技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄新制造技術(shù)，如制造業(yè)自動化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與可靠性技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、CAD／CAM、清潔生產(chǎn)技術(shù)、新材料成形加工技術(shù)、激光與高密度能源加工技術(shù)、工藝模擬及工藝設(shè)計優(yōu)化技術(shù)等。[8]

第三個層次是先進制造集成技術(shù)。這是應(yīng)用信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫對上述兩個層次的技術(shù)集成而形成的，如 FMS、CIMS、IMS以及虛擬制造技術(shù)等。以上三層次都是先進制造技術(shù)的組成部分，但其中每一個層次都不等于先進制造技術(shù)的全部。[9] 先進制造技術(shù)的發(fā)展

進入21世紀(jì)以來，我國先進制造技術(shù)借鑒了國外先進經(jīng)驗，得到了迅速發(fā)展，并且形成了自己的方向與目標(biāo)，具體如下所述：

(1)信息化。信息化是先進制造技術(shù)發(fā)展的生長點，信息技術(shù)正在以人們難以想象的速度高速發(fā)展，同時促進了先進制造的大發(fā)展。

(2)精密化?，F(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品需要高精度的制造，社會的發(fā)展對機械產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求。這決定了發(fā)展精密加工、超精密加工技術(shù)是機械制造末來的一個重點。

(3)集成化?，F(xiàn)代制造業(yè)的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術(shù)、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業(yè)間的集成。

(4)柔性化。柔性化不僅是指企業(yè)的制造技術(shù)柔性化，還包括生產(chǎn)方式柔性化和管理模式的柔性化。

(5)動態(tài)化。由于先進制造技術(shù)本身是針對一定的應(yīng)用目標(biāo)、不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術(shù)，因而其內(nèi)涵不是絕對的和一成不變的。

(6)虛擬化。虛擬化是指在計算機內(nèi)對產(chǎn)品、工藝和整個企業(yè)的性能進行仿真、建模和分析，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進行試驗，對其性能和可制造性進行預(yù)測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高對市場變化的響應(yīng)能力。

(7)智能化。智能制造是指綜合利用各個學(xué)科、各種先進技術(shù)和方法，解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。系統(tǒng)能領(lǐng)會設(shè)計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。

(8)綠色化。綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源利用的一種現(xiàn)代制造模式。

(9)快速化?？焖倩侵笇κ袌龅目焖夙憫?yīng)，對生產(chǎn)的快速重組。它要求生產(chǎn)模式有高度的柔性與高度敏捷性。快速化能強有力地推動著制造技術(shù)的進步與發(fā)展，它是先進制造技術(shù)發(fā)展的“動力”。

(10)全球化。先進制造技術(shù)的競爭正在導(dǎo)致制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的重組，新的制造模式不斷出現(xiàn)，更加強調(diào)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、靈活的生產(chǎn)。[10] 5 結(jié)束語

在市場全球化，競爭全球化的今天，消費者對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量要求更為挑剔、更具多樣性，產(chǎn)品的壽命周期更短。在要求對市場需求做出快速響應(yīng)的背景下，先進制造應(yīng)運而生是有其客觀基礎(chǔ)的。先進制造技術(shù)是在新的市場環(huán)境下，增強企業(yè)市場競爭力、促進國家經(jīng)濟繁榮、提高國家綜合實力的手段。

參考文獻：

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第五篇：快速成型與快速模具制造技術(shù)及其應(yīng)用考試重點總結(jié)

1.1 1988年，3Dsystems公司將SLA-250光固化設(shè)備系統(tǒng)運送給三個用戶，標(biāo)志著快速成型設(shè)備的商業(yè)化正式開始。

1.3 快速成型技術(shù)的特點：1自由成型制造2制造過程快速3添加式和數(shù)字化驅(qū)動成型方式4技術(shù)高度集成5突出的經(jīng)濟效益6廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

1.4 快速成型技術(shù)的優(yōu)越性：1設(shè)計者受益2制造者受益3推銷者受益4用戶受益

2.1 快速成型工藝基本原理：基于離散堆積原理的累加式成型，從成型原理上提出了一種全新的思維模式，即將計算機上設(shè)計的零件三維模型，表面三角化處理，存儲成STL文件格式，對其進行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成加工路徑，在控制系統(tǒng)的控制下，選擇性的固化或燒結(jié)或切割一層層的成型材料，形成各個截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維實體，然后進行實體的后處理，形成原型。快速成型：1液態(tài)（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄層材料（LOM）

2.2.1 光固化成型工藝的基本原理及過程：

光固化成型工藝的特點：優(yōu)點：1成型過程自動化程度提高2尺寸精度高3優(yōu)良的表面質(zhì)量4可以制造結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，尺寸比較精細的模型5可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件

缺點:成型過程中伴隨著物理和化學(xué)變化，制件易彎曲，需要支撐2液態(tài)樹脂固化后的性能尚不如常用的工業(yè)塑料3設(shè)備運轉(zhuǎn)及維護成本較高4使用的材料種類較少5液態(tài)樹脂有一定的氣味和毒性，而且要避光保護6光固化后的原型樹脂并未完全被激光固化，為提高使用性能和尺寸穩(wěn)定性，通常需要二次固化。2.2.2 光固化成型的工藝過程 前處理：1 CAD三維造型2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換3確定擺放方位4施加支撐5切片分層 2原型制作

3后處理

2.2.4 光固化成型的支撐結(jié)構(gòu)

必須設(shè)計一些細圓柱狀或肋狀支撐結(jié)構(gòu)，以便確保制件的每一結(jié)構(gòu)部分都能可靠固定，同時也有助于減少制件的翹曲變形。

2.2.5 光固化成型的收縮變形：1樹脂收縮原因2零件成型過程中樹脂收縮產(chǎn)生的變形3零件后固化收縮產(chǎn)生的變形 光固化成型誤差分析：

影響制作時間的因素

t=Σtci+Ntp

2.3 疊層實體制造工藝的基本原理和特點 工藝過程 誤差分析

表面涂覆的具體工藝過程：1將剝離后的原型表面用砂紙輕輕打磨2按規(guī)定比例配備環(huán)氧樹脂3在原型上涂刷一薄層混合后的材料，因材料的粘度較低，材料會很容易侵入原型中4再次涂覆同樣的混合后的環(huán)氧樹脂材料，以填充表面的溝痕并長時間固化5對表面已經(jīng)涂覆了堅硬的環(huán)氧樹脂材料的原型再次用砂紙進行打磨，打磨之前和過程中注意測量原型的尺寸，以確保尺寸在公差之內(nèi)。6對原型表面進行拋光。

2.3.6 疊層實體快速原型的應(yīng)用 1汽車車燈2鑄鐵手柄3LOM原型在制鞋業(yè)的應(yīng)用 2.4.1 選擇性激光燒結(jié)工藝的基本原理

2.4.2 選擇性激光燒結(jié)工藝的特點:優(yōu)點：1可采用多種材料2制造工藝比較簡單3高精度4無需支撐結(jié)構(gòu)5材料利用率高

缺點：1表面粗糙2燒結(jié)過程揮發(fā)異味3有時需要比較復(fù)雜的輔助工藝

2.4.4 高分子粉末燒結(jié)件的后處理：1收縮精度的影響2力學(xué)性能的影響 2.4.6 選擇性激光燒結(jié)工藝的應(yīng)用：1直接制作快速模具2復(fù)雜金屬零件的快速無模具鑄造3內(nèi)燃機進氣管模型

2.5.1 熔融沉積成型工藝的基本原理：

2.5.2 熔融沉積成型工藝的特點：優(yōu)點1系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，維護成本低，系統(tǒng)運行安全2使用無毒的原材料3用蠟成型的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造4可以成型任意復(fù)雜的零件5原材料在成型中無化學(xué)變化，制件的翹曲變形小6原材料利用率高，壽命長7支撐去除簡單，無需化學(xué)清洗，分離容易8可直接制作彩色原型

缺點：1成型表面有比較明顯的條紋2沿成型軸垂直的方向強度較弱3需要設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)4需要對整個截面進行涂覆，成型時間長5原材料價格昂貴

2.5.3 熔融沉積工藝成型影響因素1材料性能的影響（熱收縮）2噴頭溫度和成型室溫度的影響...2.6.1 三位噴涂粘接工藝的原理

2.7 快速成型技術(shù)發(fā)展方向：1金屬零件的直接快速成型2概念創(chuàng)新與工藝改進3數(shù)據(jù)優(yōu)化處理及分層方式的演變4快速成型設(shè)備的專用化和大型化5開發(fā)性能優(yōu)越的成型材料6成型材料系列化，標(biāo)準(zhǔn)化7噴射成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用8梯度功能材料的應(yīng)用9組織工程材料快速成型10開發(fā)新的成型能源11拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域12集成化 3.2.1 光固化快速成型制造設(shè)備 3.2.5 三維噴涂粘接設(shè)備

4.1 CAD三維模型的構(gòu)建方法 1概念設(shè)計，根據(jù)產(chǎn)品的要求或直接根據(jù)CAD軟件平臺上設(shè)計產(chǎn)品三維模型

2反求工程 在仿制產(chǎn)品時用掃描機對已有的產(chǎn)品實體進行掃描，得到三維模型

反求的主要方法有三坐標(biāo)測量法，投影光柵法，激光三角形法，核磁共振和CT法一級自動斷層掃描法。常用的掃描機有傳統(tǒng)的坐標(biāo)測量機，激光掃描機，零件斷層掃描機，以及CT和MRI。

4.2.1 STL文件的格式

二進制和文本文件ASCII兩種格式。

ASCII是二進制的六倍內(nèi)存。二進制文件采用IEEE類型整數(shù)和浮動型小數(shù)。文件用84字節(jié)的頭文件和50字節(jié)的后述文件來描述一個三角形。

4.2.3 STL文件的基本規(guī)則 1取向規(guī)則2點點規(guī)則3取值規(guī)則4合法實體規(guī)則 常見的STL文件錯誤：1遺漏2退化面3模型錯誤

4.3.1 切片方法 1 STL切片（1直接STL切片2容錯切片3定層厚切片）2直接切片

4.4 Magics RP軟件是比利時Materialise公司推出的面向快速成型技術(shù)數(shù)據(jù)處理的大型STL數(shù)據(jù)編輯處理平臺。

Magics軟件施加支撐及切片過程：1STL文件載入2STL文件糾錯3模型擺放4自動施加支撐5人工修改支撐6切片處理

5.2.1 硅橡膠模具的特點：良好的仿真性，強度和極低的收縮率

工藝流程：1原型表面處理2制作型框和固定型框3硅橡膠計量，混合并真空脫泡4硅橡膠澆注及固化5拆除型框，刀剖并取出原型。5.2.3 硅橡膠模具制作的若干問題

4.2.5 采用硅橡膠模具進行樹脂材料真空注型的工藝流程：1清理硅橡膠，預(yù)熱模具2噴灑離型劑，組合硅膠模具3計量樹脂4脫泡混合，真空注型5溫室硬化，去出原型6原型后處理

5.3.1 電弧噴涂是將兩根待噴涂金屬絲作為自耗性電極，利用兩根金屬絲端部短路產(chǎn)生的電弧使絲材熔化，用壓縮空氣把已融化的金屬霧化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉積到基體表面形成涂層。電弧噴涂制模的工序：1模型準(zhǔn)備2在模型上噴涂金屬3制作模具框架4澆注模具的填充材料5脫模，后序加工處理

電弧噴涂模具結(jié)構(gòu)

合理利用各種性能材料，從外到內(nèi)，材料呈梯度分布。表面防護劑一般選用聚乙烯醇。6.1.1 Keltool法的工藝過程：用快速成型機制作模具型腔 以模具型腔為母模制作硅橡膠模具 向硅橡膠模具澆注混有樹脂粘結(jié)劑的金屬粉漿 粉漿固化后從硅膠模具中取出模具型腔坯 低溫?zé)Y(jié)模具型腔坯燒除樹脂粘結(jié)劑 高溫?zé)Y(jié)模具型腔坯并滲銅 模具型腔表面拋光 加入澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 模具型腔與模架安裝

6.3.2 德國快速成型設(shè)備開發(fā)商EOS公司開發(fā)的SLS設(shè)備 6.5.1 設(shè)置共形冷卻道

6.6.4 直接金屬三位打印制模技術(shù)

7.2 快速成型制造技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用：1概念模型可視化2涉及評價3裝配校核4性能和功能測試

7.4.1熔模鑄造過程 1澆注法制作熔模制造的消失型-蠟型2將蠟質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)澆注系統(tǒng)和蠟型組裝3將組裝后的蠟型與澆注系統(tǒng)浸入到陶瓷漿中，反復(fù)掛砂和干燥形成硬殼4想硬型殼中通入熱水或蒸汽，使蠟型熔化并排出，得到空型殼5硬型殼高溫焙燒，進一步除去殘留的蠟，得到可進行澆注融化后金屬的高強度陶瓷硬型殼6將陶瓷硬型殼預(yù)熱到一定溫度后，注入熔化金屬7冷卻后，除去陶瓷殼，得到工件和澆注系統(tǒng)，再除去澆注系統(tǒng)，得到金屬制件。8.2 系統(tǒng)軟硬件資源1造型軟件2結(jié)構(gòu)分析軟件3工藝仿真軟件4反求系統(tǒng)與數(shù)據(jù)擬合軟件5快速成型設(shè)備6快速模具制造設(shè)備7計算機工作站