快速成型与快速模具制造技术及其应用考试重点总结

1、1.1 1988 年， 3Dsystems 公司将 SLA-250 光固化设备系统运送给三个用户，标志着快速 成型设备的商业化正式开始。1.3 快速成型技术的特点： 1 自由成型制造 2 制造过程快速 3 添加式和数字化驱动成型方式4 技术高度集成 5 突出的经济效益 6 广泛的应用领域1.4 快速成型技术的优越性： 1 设计者受益 2 制造者受益 3 推销者受益 4 用户受益2.1 快速成型工艺基本原理： 基于离散堆积原理的累加式成型， 从成型原理上提出了一种全 新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成 STL 文件格 式，对其进行分层处理， 得到各层截面的二维轮

2、廓信息， 按照这些轮廓信息自动生成加工路 径，在控制系统的控制下， 选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料， 形成各个截面轮 廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。快速成型：1液态（SLA FDM ） 2粉末粒子（SLS）3薄层材料（LOM ）2.2.1 光固化成型工艺的基本原理及过程：光固化成型工艺的特点： 优点： 1 成型过程自动化程度提高 2 尺寸精度高 3 优良的表面质量 4 可以制造结构十分复杂，尺寸比较精细的模型 5 可以直接制作面向熔模精密铸造的 具有中空结构的消失型 6 制作的原型可以再一定程度上替代塑件缺点 :成型过程中伴随着物理和化学变化，制件

3、易弯曲，需要支撑2 液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料 3 设备运转及维护成本较高 4 使用的材料种类较少 5 液态树脂有一 定的气味和毒性，而且要避光保护 6 光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，为提高使 用性能和尺寸稳定性，通常需要二次固化。2.2.2 光固化成型的工艺过程1 前处理： 1 CAD 三维造型 2 数据转换 3 确定摆放方位 4 施加支撑 5 切片分层2 原型制作 3 后处理2.2.4 光固化成型的支撑结构 必须设计一些细圆柱状或肋状支撑结构， 以便确保制件的每 一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。2.2.5 光固化成型的收缩变形： 1 树脂收缩原

4、因 2 零件成型过程中树脂收缩产生的变形 3 零 件后固化收缩产生的变形 光固化成型误差分析：影响制作时间的因素 t=为ci+Ntp2.3 叠层实体制造工艺的基本原理和特点工艺过程误差分析表面涂覆的具体工艺过程： 1 将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨 2 按规定比例配备环氧树 脂 3 在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容易侵入原型中4再次涂覆同样的混合后的环氧树脂材料，以填充表面的沟痕并长时间固化5 对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂纸进行打磨， 打磨之前和过程中注意测量原型的尺 寸，以确保尺寸在公差之内。 6 对原型表面进行抛光。2.3.6 叠层实体快速

5、原型的应用 1 汽车车灯 2 铸铁手柄 3LOM 原型在制鞋业的应用2.4.1 选择性激光烧结工艺的基本原理2.4.2 选择性激光烧结工艺的特点:优点：1可采用多种材料 2 制造工艺比较简单 3 高精度 4无需支撑结构 5 材料利用率高 缺点： 1 表面粗糙 2 烧结过程挥发异味 3 有时需要比较复 杂的辅助工艺2.4.4 高分子粉末烧结件的后处理： 1 收缩精度的影响 2 力学性能的影响2.4.6 选择性激光烧结工艺的应用： 1直接制作快速模具 2 复杂金属零件的快速无模具铸造3 内燃机进气管模型2.5.1 熔融沉积成型工艺的基本原理：2.5.2 熔融沉积成型工艺的特点：优点 1 系统构造原

6、理和操作简单，维护成本低，系统运行安全 2 使用无毒的原材料 3 用蜡成型的零件原型，可以直接用于失蜡铸造 4 可以成型任意 复杂的零件 5 原材料在成型中无化学变化， 制件的翘曲变形小 6 原材料利用率高， 寿命长 7 支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易 8 可直接制作彩色原型缺点：1 成型表面有比较明显的条纹 2 沿成型轴垂直的方向强度较弱 3 需要设计支撑结构 4 需要对整个截面进行涂覆，成型时间长 5 原材料价格昂贵2.5.3 熔融沉积工艺成型影响因素 1 材料性能的影响（热收缩） 2 喷头温度和成型室温度的 影响 .2.6.1 三位喷涂粘接工艺的原理2.7 快速成型技术发展方向：

7、1 金属零件的直接快速成型 2 概念创新与工艺改进 3 数据优化 处理及分层方式的演变 4 快速成型设备的专用化和大型化 5 开发性能优越的成型材料 6 成 型材料系列化，标准化 7 喷射成型技术的广泛应用 8 梯度功能材料的应用 9 组织工程材料 快速成型 10 开发新的成型能源 11 拓展新的应用领域 12 集成化3.2.1 光固化快速成型制造设备3.2.5 三维喷涂粘接设备4.1 CAD 三维模型的构建方法 1 概念设计，根据产品的要求或直接根据 CAD 软件平台上 设计产品三维模型 2 反求工程 在仿制产品时用扫描机对已有的产品实体进行扫描，得到 三维模型反求的主要方法有三坐标测量法，

8、投影光栅法，激光三角形法，核磁共振和 CT 法一级自动 断层扫描法。常用的扫描机有传统的坐标测量机，激光扫描机，零件断层扫描机，以及 CT和 MRI 。4.2.1 STL文件的格式 二进制和文本文件 ASCII两种格式。 ASCII是二进制的六倍内存。 二进制文件采用IEEE类型整数和浮动型小数。 文件用84字节的头文件和 50字节的后述文 件来描述一个三角形。4.2.3 STL 文件的基本规则 1取向规则 2点点规则 3取值规则 4合法实体规则 常见的 STL 文件错误： 1 遗漏 2 退化面 3 模型错误切片方法1 STL切片（1直接STL切片2容错切片3定层厚切片）2直接切片4.4 Ma

9、gics RP 软件是比利时 Materialise 公司推出的面向快速成型技术数据处理的大型 STL 数据编辑处理平台。Magics 软件施加支撑及切片过程： 1STL 文件载入 2STL 文件纠错 3 模型摆放 4 自动施加 支撑 5 人工修改支撑 6 切片处理5.2.1 硅橡胶模具的特点：良好的仿真性，强度和极低的收缩率工艺流程： 1 原型表面处理 2 制作型框和固定型框 3 硅橡胶计量，混合并真空脱泡 4 硅橡 胶浇注及固化 5 拆除型框，刀剖并取出原型。5.2.3 硅橡胶模具制作的若干问题4.2.5 采用硅橡胶模具进行树脂材料真空注型的工艺流程： 1 清理硅橡胶，预热模具 2 喷洒

10、离型剂，组合硅胶模具 3 计量树脂 4 脱泡混合，真空注型 5 温室硬化，去出原型 6 原型后 处理利用两根金属丝端部短路产生的电并使其加速， 以很高的速度沉积到3 制作模具框架 4 浇注模具的填充5.3.1 电弧喷涂是将两根待喷涂金属丝作为自耗性电极， 弧使丝材熔化， 用压缩空气把已融化的金属雾化成微滴， 基体表面形成涂层。电弧喷涂制模的工序： 1 模型准备 2 在模型上喷涂金属 材料 5 脱模，后序加工处理电弧喷涂模具结构 合理利用各种性能材料，从外到内，材料呈梯度分布。 表面防护剂一般选用聚乙烯醇。6.1.1 Keltool 法的工艺过程：用快速成型机制作模具型腔 以模具型腔为母模制作硅

11、橡胶模 具 向硅橡胶模具浇注混有树脂粘结剂的金属粉浆 粉浆固化后从硅胶模具中取出模具型腔 坯 低温烧结模具型腔坯烧除树脂粘结剂 高温烧结模具型腔坯并渗铜 模具型腔表面抛光 加入浇注系统和冷却系统 模具型腔与模架安装6.3.2 德国快速成型设备开发商 EOS 公司开发的 SLS 设备设置共形冷却道6.6.4 直接金属三位打印制模技术7.2 快速成型制造技术在产品设计中的应用： 1 概念模型可视化 2 涉及评价 3 装配校核 4 性能和功能测试熔模铸造过程 1 浇注法制作熔模制造的消失型 - 蜡型 2 将蜡质的标准浇注系统和蜡型 组装 3 将组装后的蜡型与浇注系统浸入到陶瓷浆中，反复挂砂和干燥形成硬壳 4 想硬型壳 中通入热水或蒸汽，使蜡型熔化并排出，得到空型壳 5 硬型壳高温焙烧，进一步除去残留 的蜡，得到可进行浇注