先进制造工艺一学时PPT课件

1、u先进制造工艺技术概论先进制造工艺技术概论u快速原型制造技术快速原型制造技术u超高速加工技术超高速加工技术u超精密加工技术超精密加工技术 u现代特种加工技术现代特种加工技术u微细加工技术微细加工技术 第三章 先进制造工艺技术第1页/共112页Q 通过本章的学习，了解先进制造工艺技术的基本特征及发展趋势;Q 掌握先进制造工艺技术中超高速加工技术、超精密加工技术、特种加工技术、快速原型制造技术以及微细加工技术的基本概念、关键支撑技术及发展应用；Q 了解这些先进技术手段在日常生活以及现代机械产品中的实际应用;Q 通过本章的学习，使学生获得先进制造工艺技术的基本知识，为进一步学习专业课程打下坚实的基础

2、。教学目标教学目标第2页/共112页Q 了解先进制造工艺技术的定义、内涵及现状。Q 掌握超高速加工技术相关的基础知识,了解其现状及应用。Q 掌握超精密加工技术相关的基础知识,了解其现状及应用。Q 了解快速原型制造技术相关内容,掌握几种典型的快速原型工艺方法。教学要求教学要求第3页/共112页机械制造工艺的定义机械制造工艺的定义 机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和过程。先进制造工艺技术概论先进制造工艺技术概论原材料成品半成品改变形状,尺寸,性能,位置机床、工具第4页/共112页机械制造工艺的基本概念 按其功能的不同，可将机械制造工艺分为如

3、按其功能的不同，可将机械制造工艺分为如下三个阶段：下三个阶段：零件毛坯的成形准备阶段零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、焊，包括原材料切割、焊接、铸造、锻压加工成形等接、铸造、锻压加工成形等机械切削加工阶段机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、刨，包括车削、钻削、铣削、刨削、镗削、磨削加工等削、镗削、磨削加工等表面改性处理阶段表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化学镀、，包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等热喷涂、涂装等先进制造工艺技术概论先进制造工艺技术概论第5页/共112页包装(成品)原材料、能源切割、下料棒、板、管、型材棒、板、管、型材棒、板、管、型材焊接铆接粘接（ ）锻造、冲

4、压热处理铸造熔化粉末冶金（压制、烧结）注射、压塑挤塑、吹塑敞开模、对模成形、缠绕等机械加工（切削加工）机械加工（磨、特种）金属炉料大锻件钢坯合金粉末工程陶瓷材料工程塑料、橡胶复合材料表面处理装配金属结构材料非金属结构材料材料制造部门机械制造部门精加工搬运与储存检测与控制改性与防护装配与包装粗加工发运机械制造工艺流程图第6页/共112页制造加工精度制造加工精度 18世纪，其加工精度为1mm； 19世纪末，； 20世纪初，m级过渡； 20世纪50年代末，实现了m级的加工精度； 目前达到10nm的精度水平。切削加工速度切削加工速度 20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200C，10m/min； 20世纪

5、初，高速钢，500-600C，30-40m/min； 20世纪30年代，硬质合金，800-1000C， 数百米/min; 目前陶瓷、金刚石、立方氮化硼，1000C以上， 一千至数千米/min。先进制造工艺的产生和发展第7页/共112页切削速度随刀具材料的变更而提高第8页/共112页 新型工程材料的应用新型工程材料的应用类型：超硬材料、超塑材料、高分子材料、 复合材料、工程陶瓷等对制造工艺贡献： 改善刀具切削性能，改进加工设备； 促进特种加工工艺发展。 自动化和数字化工艺装备的发展自动化和数字化工艺装备的发展 单机自动化 系统自动化 刚性自动化 柔性自动化 综合自动化 先进制造工艺的产生和发展第

6、9页/共112页毛坯成形技术在向少、无余量发展毛坯成形技术在向少、无余量发展 如：熔模精密铸造、精密锻造、 精密冲裁、冷温挤压等新工艺。表面工程技术的形成和发展表面工程技术的形成和发展表面工程：通过表面涂覆、表面改性、表面加工、表面复合处理改变零件表面形态、化学成分和组织结构，以获取与基体材料不同性能的一项应用技术。如：电刷镀、化学镀、物理气相沉积、化学气象沉积、热喷涂、化学热处理、激光表面处理、离子注入等。先进制造工艺的产生和发展第10页/共112页先进制造工艺的特点 优质优质以先进制造工艺加工制造出的产品质量高、性能好、尺寸精确、表面光洁、组织致密、无缺陷杂质、使用性能好、使用寿命和可靠性

7、高高效高效与传统制造工艺相比，先进制造工艺可极大地提高劳动生产率，大大降低了操作者的劳动强度和生产成本低耗低耗先进制造工艺可大大节省原材料消耗，降低能源的消耗，提高了对日益枯竭的自然资源的利用率洁净洁净应用先进制造工艺可做到零排放或少排放，生产过程不污染环境，符合日益增长的环境保护要求第11页/共112页第二节第二节 快速原型制造技术快速原型制造技术快速成形制造技术的概念快速成形制造技术的概念快速成形制造的基本过程快速成形制造的基本过程快速成形制造的主要方法快速成形制造的主要方法快速成形制造的主要特征快速成形制造的主要特征快速成形制造技术的应用快速成形制造技术的应用主要内容：主要内容：第12页

8、/共112页 传统制造工艺 材料去除法：车、铣、刨、磨等 成型与拼合法：锻造、铸造、冲压、拉拔、焊接等快速成形技术第13页/共112页快速成形技术 “快速成形”（Rapid Prototyping: RP） 全新的制造理念增材加工法 基于离散/堆积成形原理的一种先进制造技术；机械工程、CAD、数据处理技术、数控技术、激光技术、材料科学技术等先进技术的集成；20年来制造领域的重大突破，其对制造业的影响可与5060年代数控技术相比。第14页/共112页CAD/CAM 技术RP 技术激光技术数控技术新材料技术快速成形技术第15页/共112页快速成形技术 基本原理第16页/共112页RP制造的基本过程

9、第17页/共112页RPMRPM技术的原理和特点技术的原理和特点 基于基于“材料逐层堆积材料逐层堆积”的制造理念，将复杂的的制造理念，将复杂的三维加三维加工分解为简单的材料二维添加工分解为简单的材料二维添加的组合。的组合。在在CADCAD模型的直接驱动下，快速制造模型的直接驱动下，快速制造任意复杂形状的任意复杂形状的三维实体。三维实体。设计人员CAD造型系统三维实体三维数字化仪等CAD模型数据文件分层切片RPS产品快速成形技术第18页/共112页快速原型制造的基本过程快速原型制造的基本过程CADCAD建模建模由由CADCAD软件设计出所需零件的计软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型算机

10、三维曲面或实体模型分层分层将三维模型沿一定方向（通常为将三维模型沿一定方向（通常为Z Z向）向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）为分层）层面信息处理层面信息处理根据每层轮廓信息，进行工根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码动生成数控代码第19页/共112页三维三维CADCAD模型设计模型设计 在PC机或图形工作站上用三维软件pro/Epro/E solidworks solidworksUGUGCATIACATIA 等设计零件的三维CAD模型。 第20页/共112页CADCAD模型的近似处理模型的近似处

11、理 用用STLSTL文件格式进行数据转换，将三维实体表面用一系列相连的小三角文件格式进行数据转换，将三维实体表面用一系列相连的小三角形逼近，得到形逼近，得到STLSTL格式的三维近似模型文件。格式的三维近似模型文件。典型的典型的STLSTL文件文件 第21页/共112页对对STLSTL文件切片处理文件切片处理 切片是将模型以片层的方式来描述，片层的厚度通常在50m500m之间；无论零件形状多么复杂，对每一层来说却是简单的平面矢量扫描组（如图），轮廓线代表了片层的边界。第22页/共112页切片处理第23页/共112页层面加工与粘接层面加工与粘接成形机制造一系列层片并自动成形机制造一系列层片并自动

12、将它们联接起来，得到三维物将它们联接起来，得到三维物理实体理实体层层堆积层层堆积后处理后处理清理零件表面，去除清理零件表面，去除辅助支撑结构辅助支撑结构第24页/共112页18921892年，年，J JE EBLantherBLanther在他的美国专利在他的美国专利(#473901)(#473901)中，曾建议中，曾建议用分层制造法构成地形图。这种方法的原理是，将地形图的轮廊线用分层制造法构成地形图。这种方法的原理是，将地形图的轮廊线压印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，并将其粘结在一压印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，并将其粘结在一起，熨平表面，从而得到三维地形图。起，熨平表

13、面，从而得到三维地形图。RP技术的产生历程技术的产生历程第25页/共112页19021902年，年，Carlo BaeseCarlo Baese在他的美国专利在他的美国专利 (#774549)(#774549)中，提中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速原型技术速原型技术“立体平板印刷术立体平板印刷术”(Stereo Lithography) (Stereo Lithography) 的初始设想。的初始设想。19401940年，年，PereraPerera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这

14、些纸板粘结成三维地形图的方法。这些纸板粘结成三维地形图的方法。5050年代之后，年代之后，出现了几百个有关快速成型技术设想及专出现了几百个有关快速成型技术设想及专利。利。RP技术的产生历程技术的产生历程第26页/共112页19761976年，年，Paul L Dimatteo Paul L Dimatteo 在他的美国专利在他的美国专利(#3932923)(#3932923)中，进中，进一步明确地提出先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维轮廓薄一步明确地提出先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维轮廓薄片，然后用激光切割这些薄片（下图），这些设想与现代另一种快片，然后用激光切割这些薄片（下图），

15、这些设想与现代另一种快速成型技术速成型技术“层积实体制造层积实体制造(Laminated Object (Laminated Object Manufacturing)Manufacturing)的原理极为相似。的原理极为相似。RP技术的产生历程技术的产生历程第27页/共112页19861986年，年，Charles W HullCharles W Hull在他的美国专利在他的美国专利(#4575330)(#4575330)中，中，提出了一个利用激光照射液态光敏树脂，从而分层制作三提出了一个利用激光照射液态光敏树脂，从而分层制作三维物体的快速成型机的方案。维物体的快速成型机的方案。198819

16、88年，年，美国美国3D system3D system公司据此专利生产出了第一台现公司据此专利生产出了第一台现代快速成型机代快速成型机SLA250SLA250，开创了快速成型技术发展的新纪元。，开创了快速成型技术发展的新纪元。RP技术的产生历程技术的产生历程 在此后的10年内，涌现了10多种不同形式的快速原型技术和相应的快速原型设备，如薄形材料选择性切割（LOM）、丝状材料选择性熔融(FDM)和粉末材料选择性烧结(SLS)等，并且在工业、医疗及 其它领域得到了普遍的应用。SLA-250机型机型第28页/共112页RP技术的产生历程技术的产生历程总之，总之，快速成型技术快速成型技术带来了制造方

17、式的变带来了制造方式的变革，采取分层革，采取分层叠加叠加( (离散离散堆积堆积 ) )的制造方的制造方式。式。第29页/共112页快速成形技术在我国的发展第30页/共112页快速成形技术在我国的发展第31页/共112页快速成形技术的分类RP技术的具体工艺不下30余种，根据采用材料及对材料处理方式的区别，大致分为四大类：u光敏树脂液相固化成形u选择性激光粉末烧结成形u薄片分层叠加成形u熔丝堆积成形第32页/共112页1.光敏树脂液相固化成形 光敏树脂液相固化成形（Stereo Lithography Apparatus: SLA） 又称立体光刻、固化立体造型 研究最多、技术最成熟的快速成形技术

18、1988年，美国3D systems公司推出商品化的第一台型快速原型成形机SLA -250，SLA型成型机占据RP市场较大的份额。第33页/共112页1.光敏树脂液相固化成形SLA基本原理图基本原理图 基于液态光敏树脂的光聚合原理。基于液态光敏树脂的光聚合原理。液态材料在一定波长和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料由液体转变成固态。 过程、原理过程、原理激光聚集到液态光固化材料（如光固化树脂）表面激光聚集到液态光固化材料（如光固化树脂）表面逐点扫描，令其有规律地固化（由点到线到面）逐点扫描，令其有规律地固化（由点到线到面） 完成一个层面的建造完成一个层面的建造 升降

19、移动一个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料升降移动一个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料第34页/共112页第35页/共112页 第二层就牢固地粘贴到第一层上，由此层层迭第二层就牢固地粘贴到第一层上，由此层层迭 加成为一个三维实体。加成为一个三维实体。 进行第二层扫描，再建造一个层面进行第二层扫描，再建造一个层面 后处理后处理剥离、固化（紫外烘剥离、固化（紫外烘30min以上）、修补、以上）、修补、打磨抛光等打磨抛光等第36页/共112页1.光敏树脂液相固化成形 特点 精度高、表面质量好、原材料利用率近100，能制造出形状特别复杂（空心）、特别精细（首饰、工艺品等）的零件。 成形材料 光固

20、化树脂材料包括齐聚物、反应性稀释物和光引发剂 根据光引发剂引发机理不同分为：自由基光固化树脂、阳离子光固化树脂、混杂型光固化树脂。第37页/共112页 SLA成形设备第38页/共112页1. 光敏树脂液相固化成形 SLA成形的应用 直接制作树脂功能件，用于结构验证和功能测试； 制作较复杂和精细的零件； 制作原型用于快速翻制模具。照相机激光树脂原型照相机激光树脂原型鼠标外壳激光树脂原型鼠标外壳激光树脂原型第39页/共112页应用案例应用案例西安交大西安交大 23h原型原型 2天硅橡胶模天硅橡胶模 3天内天内 3万元万元传统（从设计思想到实物）传统（从设计思想到实物）10件件 30天天 10万元万

21、元第40页/共112页SLASLA方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。也是技术上最为成熟的方法。 特点特点 SLA SLA 工艺成形的零件精度较高，能达到；工艺成形的零件精度较高，能达到； 产品透明美观，可直接做力学实验。产品透明美观，可直接做力学实验。 局限性：局限性： 需要支撑需要支撑 树脂收缩导致精度下降树脂收缩导致精度下降 光固化树脂价格昂贵光固化树脂价格昂贵 有一定的毒性有一定的毒性 产品不能溶解，不利于环保产品不能溶解，不利于环保第41页/共112页2. 选择性激光粉末烧结成形 选择性激光粉末烧结成形

22、（Selected Laser Sintering） 又称选区激光烧结。 1989年美国德克萨斯大学奥斯汀分校C.R. Dechard研制成功，美国DTM公司商品化。第42页/共112页2. 选择性激光粉末烧结成形 SLS工艺原理 利用粉末材料（非金属粉非金属粉：蜡、工程塑料、尼龙等和金属粉金属粉：铁，钴，铬以及它们的合金）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形。 SLS基本原理图基本原理图第43页/共112页 SLS工艺原理图工艺原理图第44页/共112页2.2.选择性激光烧结（选择性激光烧结（SLSSLS）原理、过程原理、过程 工作台上铺上一层粉末工作台上铺上一层粉末 （可加粘

23、结剂）（可加粘结剂）很好密实度和平整度很好密实度和平整度 用激光器在上面扫描出零件截面用激光器在上面扫描出零件截面高强度的高强度的COCO2 2激光器激光器 有选择地将粉末熔化或粘接，形成一个层面有选择地将粉末熔化或粘接，形成一个层面利用滚子铺粉压实利用滚子铺粉压实 后置处理后置处理去附粉、打磨等去附粉、打磨等第45页/共112页激光粉末烧结成形原理激光束烧结激光束烧结激光束扫描头激光束扫描头第46页/共112页激光粉末烧结成形原理去掉未烧结的粉去掉未烧结的粉第47页/共112页激光粉末烧结成形原理渗入树脂或蜡渗入树脂或蜡第48页/共112页激光粉末烧结成形原理打磨、后处理打磨、后处理第49页

24、/共112页扫扫 描描 镜镜 组组工工 作作 平平 台台粉粉 末末 层层铺铺 粉粉 辊辊激光器激光器工工 作作 缸缸送送 粉粉 缸缸SLS成形设备组成第50页/共112页2. 选择性激光粉末烧结成形 SLS成形设备第51页/共112页2. 选择性激光粉末烧结成形 特点 粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统。 选材较为广泛，塑料、陶瓷、石蜡、金属粉末等都可以作为烧结对象。 可以直接成形金属零件。 精度不高。平均精度为 表面粗糙度不好，不宜做薄壁件。第52页/共112页2. 选择性激光粉末烧结成形 成形材料 较为成熟的SLS工艺材料第53页/共112页2. 选择性激光粉末

25、烧结成形 成形材料 目前研究趋势 金属和陶瓷：提高原型的强度 聚碳酸脂：线膨胀系数小粉末激光烧结技术的应用粉末激光烧结技术的应用第54页/共112页精密铸造用蜡件组装叶轮第55页/共112页精密铸造用蜡件第56页/共112页高分子粉末烧结塑料件第57页/共112页金属粉末烧结第58页/共112页3. 薄片分层叠加成形 薄层分层叠加成形（Laminated Object Manufacturing） 又称叠层实体制造。 美国Helisys公司与1986年研制成功，并推出商品化机器。第59页/共112页3.3.分层实体制造（分层实体制造（LOM）LOM原理图原理图 采用激光或刀具对片材进行切割采用

26、激光或刀具对片材进行切割原理、过程原理、过程首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线 将不属于原型的材料切割成网格状将不属于原型的材料切割成网格状 （碎片）（碎片）片材表面涂覆上一层热熔胶片材表面涂覆上一层热熔胶通过升降平台的移动和箔材的送给通过升降平台的移动和箔材的送给热压辊辗压将后铺的箔材与先前的层片粘接在一起热压辊辗压将后铺的箔材与先前的层片粘接在一起层层迭加、剥除、后置处理层层迭加、剥除、后置处理（防潮、抛光、涂覆）（防潮、抛光、涂覆）第60页/共112页分分层层实实体体制制造造第61页/共112页每层材料切割后的情况第62页/共112页截面轮廓被切割和

27、叠合后所成的制品如图所示。其中，所需的工件被废料小方格包围，剔除这些小方格之后，便可得到三维工件。 截面轮廓被切割和叠合后所成的制件 第63页/共112页LOM快速成型机快速成型机第64页/共112页LOM产品产品第65页/共112页工艺特点工艺特点 工艺简单，成型速度快，易于制造大型零件工艺简单，成型速度快，易于制造大型零件片材上切割截面轮廓，而不用扫描整个截面片材上切割截面轮廓，而不用扫描整个截面 零件的精度较高，激光切，刀具切零件的精度较高，激光切，刀具切不存在材料相变，不易引起翘曲变形不存在材料相变，不易引起翘曲变形 材料广泛，成本低，用材料广泛，成本低，用纸制原料纸制原料还有利于环保

28、还有利于环保优点第66页/共112页 缺点 材料有浪费。 制作完成的原型件表面粗糙，需经过后续加工。 原型件易吸收外在水气，必须立即进行上漆等后处理。 由于剥离废料问题，很难制作出尺寸微细之原型件。 力学性能差，只适合做外形检查。 不能直接做塑料工件第67页/共112页应用案例应用案例北北京京殷殷化化激激光光快快速速成成型型及及模模具具公公司司第68页/共112页4. 熔丝堆积成形 熔丝堆积成形（ Fused Deposition Modeling） 又称熔融沉积成形。 美国学者Dr. Scott Crump于1988年研制成功，美国Helisys 公司推出商品化机器。第69页/共112页原理

29、、过程原理、过程FDM基本原理图基本原理图 将热熔性材料通过喷头加热器熔化将热熔性材料通过喷头加热器熔化（ABSABS、尼龙或蜡等、尼龙或蜡等） 喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动同时将熔化的材料挤出同时将熔化的材料挤出 材料凝固冷却，与周围的材料凝结形成一个层面材料凝固冷却，与周围的材料凝结形成一个层面 后置处理后置处理4. 熔丝堆积成形(FDM)第70页/共112页第71页/共112页熔丝堆积成形FDMFilamentSupplyHeatedFDM HeadMoltenFilamentFDM 产生的横截面产生的横截面FDM的走丝不能交叉,否则会在层面上形成高点

30、第72页/共112页 工艺特点 不用激光，使用、维护简单，成本较低，非常适合用于概念设计的，对原型精度和物理化学特性要求不高的三维打印机。 与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。 在塑料零件领域，FDM工艺是一种非常适宜的快速制造方式，强度已经接近或超过普通注塑零件。 需要支撑。 第73页/共112页4. 熔丝堆积成形 成形材料 常用ABS工程塑料，对其要求是熔融温度低（提高机器寿命、减少热应力）；粘度低（有助于材料顺利挤出）；粘结性好、收缩率小等。 支持材料与成形材料亲和性不能太好，使其容易剥除。 用蜡成形的零件原型，可以直接

31、用于失蜡铸造用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造第74页/共112页4. 熔丝堆积成形 FDM成形设备第75页/共112页4. 熔丝堆积成形 FDM加工的原型件第76页/共112页三维打印机原理三维打印机原理 （3DP3DP） (Three dimensional printing )原理、过程原理、过程3DP基本原理图基本原理图 3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入金属，使零件致密

32、化,提高强度第77页/共112页三维打印工艺原理三维打印工艺原理 开始铺一层粉喷射粘接剂降低打印平台最终零件重复去除第78页/共112页第79页/共112页第80页/共112页几种RP工艺比较第81页/共112页RPMRPM技术的发展现状技术的发展现状快速成形技术的应用快速成形技术的应用 第82页/共112页 快速成型技术的主要应用各行业的应用状况如下: 汽车、摩托车:外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。家电:各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。通讯产品:产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。航空、航天:特殊零件的直接制造，叶轮

33、、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验。 第83页/共112页 轻工业:各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。 医疗:医疗器械的设计、试产、试用，CT扫描信息的实物化，手术模拟，人体骨关节的配制。 国防:各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥感信息的模型制作。第84页/共112页利用加工的样品，利用加工的样品，找出新产品外观、找出新产品外观、结构设计缺陷，结构设计缺陷，完善设计。完善设计。 利用加工出的利用加工出的样品可以进行样品可以进行装配和功能验装配和功能验证。证。 利用新产品样利用新产品样件可先进行市件可先进行市场调研，投标、场调研，投标、

34、招标。招标。 产品功能试验产品功能试验 第85页/共112页(1)汽车、摩托车行业：外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。 发动机蜡模汽车车灯支架摩托车覆盖件汽车进气管第86页/共112页（2）家用电器：各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证， 市场宣传，模具制造。吸尘器第87页/共112页（3）通讯产品：产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造 。票据打印机可视电话第88页/共112页（4）航空、航天：特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试 制，发动机的试制、装配试验。 航空涡轮发动机泵壳燃气机S段叶轮第89页/共112页(5)轻工业：各种产品的设计、验

35、证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的 快速制造。吹风机小玲珑第90页/共112页(6)国防：各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥 感信息的模型制作。歼击机控制手柄 水坦波轮第91页/共112页(7)精密铸造行业的应用精密铸造行业的应用进气管蜡模飞机泵壳盖第92页/共112页软组织软组织（如肾）（如肾）进行手术模拟进行手术模拟人体骨关节的配制人体骨关节的配制颅骨修复颅骨修复CTCT扫描信息扫描信息熔融沉积快速成形制造熔融沉积快速成形制造人体骨骼模型人体骨骼模型（如颅骨、（如颅骨、牙齿）牙齿）(8)医疗：医疗器械的设计、试产、试用，医疗：医疗器械的设计、试产、试用，CT扫描扫描

36、 信息的实物化信息的实物化第93页/共112页快速成型应用案例案例案例1 1：设计验证：设计验证 用于新产品外观设计验证和结构设计验证，发现设计缺陷，完善产品设计。图是某汽车车灯生产厂家新型车灯制作的样件，包括外罩、车灯架等共4件。采用AFS成型技术并结合CNC加工，仅用5天就完成了全部制作。制作出的样品不仅形状和尺寸与最终产品完全相同，而且还有较好的机械强度。设计人员将样件装在车体上，其效果看起来与真实产品几乎一样。这样可以与用户进行直接交流和反复比较，对产品的外观还可修改，达到了更理想状态。这一验证过程，使设计更趋完美，更好地满足了用户的要求。第94页/共112页 制作样品实件，进行装配实

37、验。图是加工的吸尘器外壳。用户不仅要进行外观评价，而且要将内部部件装入样件中，进行装配实验和结构评估。如果选择传统加工方法，分块，手工粘结，预计制作吸尘器样品需2个月，费用为5万元。用快速成型技术，仅用7天就将该产品一套共十九件交给委托方。用户在装配实验中发现了几处装配干涉和结构不合理处。案例案例2：装配验证：装配验证第95页/共112页 图为某摩托车厂制作的250型双缸摩托车汽缸头。这是一款新设计的发动机，用户需要10件样品进行发动机的模拟实验。该零件具有复杂的内部结构，传统机加工无法加工，只能采用铸造成型。整个过程需经过开模、制芯、组模、浇铸、喷砂和机加等工序，与实际生产过程相同。其中仅开

38、模一项就需三个月时间。这对于小批量的样品制作无论在时间上还是成本上都是难以接受的。采用选区激光烧结技术，以精铸熔模材料为成型材料，在AFS成型机上仅用5天即加工出该零件的10件铸造熔模，再经熔模铸造工艺，10天后得到了铸造毛坯。经过必要的机加工，30天即完成了此款发动机的试制。案例案例3：功能验证：功能验证第96页/共112页 快速成型与铸造工艺的结合称为快速铸造工艺。利用快速成型技术直接制作蜡模，快速铸造过程无须开模具，因而大大节省了制造周期和费用。图是为某汽车厂采用快速铸造方法生产的四缸发动机的蜡模及铸件，按传统金属铸件方法制造，模具制造周期约需半年，费用几十万。用快速铸造方法，快速成型铸造熔模3天，铸造10天，使整个试制任务比原计划提前了5个月。案例案例4：快速铸造：快速铸造发动机缸体蜡模铸造出的发动机缸体第97页/共112页 图为某航空产品生产厂家，要生产几十件某战斗机型的控制手柄，该手柄为铝合金中空多孔结构，且外型为多曲面不规则形状，若开模生产，其成本相当可观。利用快速成型设备，迅速拿到样件，经测评合格后，用快速成型机进行小批量生产，即减少了投资，又赢得了时间。案例案例5：小批量无模生产：小批量无模生产第98页/共112页 图是采用快速铸造方法生产的燃气发动机S段，零件直径800mm，高410mm，按传统金属铸件方法制造