先进制造技术课件文字292

第一章概述一、先进制造技术的内涵

信息技术、现代管理技术应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产提高对动态多变的市场的适应能力和竞争力达到工业设计计是艺术术与技术术、科学学与美学学的结合合。工业业设计与与制造技技术的发发展相辅辅相成。。工业设计计依托高高水平的的制造技技术，新新技术的的涌现促促进了设设计风格格的变化化，而工工业设计计也赋予予了技术术一种视视觉形式式，创造造了崭新新的现代代生活方方式，并并提供了了一系列列表现现现代化确确切含义义的符号号。二、工业业设计与与先进制制造技术术的关系系三、产品品开发战战略的演演变：60年代:“如何做得得更多””。70年代:“如何做得得更便宜宜”。80年代：““如何做做得更好好”。90年代：““做得更更快”。。四、现现代工业业产品制制造技术术的发展展趋势“数”“精”““极””“快”“集”“网”“智”“绿”数字化精密化极端化快速化集成化网络化智能化绿色化“数”：：数字化化制造数字化制制造是指指将数字字化技术术用于产产品的制制造过程程，通过过信息建建模和信信息处理理来改进进制造过过程，提提高制造造效率和和产品质质量，降降低制造造成本所所涉及的的一系列列活动的的总称。。制造信息息的数字字化，将将实现CAD／CAPP／CAM／CAE的一体化化，使产产品向无无图纸制制造方向向发展。。数字化制制造数字化制制造使产产品设计计制造由由部分定定量、部部分经验验、定性性化逐步步转向全全面数字字定量化化，例如如，产品品信息的的数字化化表示、、制造过过程的建建模与仿仿真、数数字样机机技术、、智能数数控技术术等。将数字技技术用于于制造过过程，可可大大提提高制造造过程的的柔性和和加工过过程的集集成性，，从而提提高制造造过程的的质量和和效率。。三维扫描描、CAD、CAE、CAM等的集成成。“精”：：精密化化制造精密制造造技术是是指零件件毛坯成成形后余余量小或或无余量量、零件件毛坯加加工后精精度达亚亚微米级级的生产产技术总总称。一般认为为：0.1nm-100nm为纳米尺尺度空间间，100nm-1000nm为亚微米米体系。。“精”：：精密化化制造（（微纳米米级）20世纪初，，超精密密加工的的误差是是10微米，30年代达1微米，50年代达0.1微米，70至80年代达0.01微米，至至今达0.001微米，即即1纳米。

“极”：：极端端化制造造极端制造造是指在在极端条条件下，，制造极极端尺度度或极高高功能的的器件和和功能系系统，集集中表现现在微细细制造、、超精密密制造、、巨系统统制造等等方面。。在几何形形体上，，极大、、极小、、极厚、、极薄、、极平、、极柔、、极圆、、极方以以及奇形形怪状；；在物理理性能上上，极高高硬度、、极高塑塑性、极极大弹性性、极大大脆性、、极强磁磁性、极极强辐射射性、极极强腐蚀蚀性，奇奇性怪能能。美国赖斯斯大学的的科学家家2005年利用纳纳米技术术制造出出了世界界上最小小汽车。。极端制造造（纳米米技术））极端性能能喷墨打印印时加热热器在十十万分之之一秒内内升温至至三百多多度，使使喷嘴内内形成约约100大气压。。由此从从喷嘴中中喷出直直径为1微米、体体积为4微微升（（最小墨墨滴量仅仅为1.3微微升））的墨滴滴，速度度每秒24000滴每个喷嘴嘴的直径径只有1微米，相相当于一一根头发发的1/70。“智”：：智能化化制造所谓智能能制造系系统是一一种由智智能机器器和人类类专家共共同组成成的人机机一体化化智能系系统，它它在制造造过程中中能进行行智能活活动，诸诸如分析析、推理理、判断断、构思思和决策策等。“智”：：智能化化制造智能制造造技术的的宗旨在在于通过过人与智智能机器器的合作作共事，，去扩大大、延伸伸和部分分地取代代人类专专家在制制造过程程中的脑脑力劳动动，以实实现制造造过程的的优化。。将智智能技术术注入先先进制造造技术和和产品，，可使之之具有智智慧，能能部分代代替人的的脑力劳劳动。“网”：：网络化化制造网络化制制造是以以覆盖全全球的计计算机网网络为基基础，通通过数字字化、信信息化技技术的引引入，实实现制造造过程相相关资源源跨地域域、跨行行业的互互通和共共享，促促进企业业间动态态、高效效的协作作互动，，形成众众多企业业共享信信息化资资源的新新机制，，达到降降低成本本，提高高效率，，增强竞竞争力的的一种制制造模式式。网络化制制造特点：(1)制造环境境内部的的网络化化，实现现制造过过程的集集成。（制造、装装配、检检测等的的集成成）(2)制造环境境与整个个制造企企业的网网络化，，实现制制造环境境与企业业中工程程设计、、管理信信息系统统等各子子系统的的集成。（结构构、设计计、维修修、回收收等的集集成）(3)企业与企企业间的的网络化化，实现现企业间间的资源源共享、、组合与与优化利利用。(4)通过网络络，实现现异地制制造。“集”：：集成化化制造“集成化化”是技技术的集集成，是是管理的的集成，，是技术术与管理理的集成成。现代代的制造造技术就就是集成成的技术术，先进进制造技技术就是是制造技技术、信信息技术术、管理理科学与与有关科科学技术术的集成成。“快”：：敏捷化化制造即指对市市场的快快速响应应，对生生产的快快速重组组，这两两个快速速必然要要求生产产模式有有高度柔柔性与高高度敏捷捷性．．敏捷制造造、动态态联盟、、快速成成型技术术、快速速模具技技术等。。绿色制造造“绿”：：绿色制制造又称清洁洁制造，，其目标标是使产产品从设设计、生生产、运运输到报报废处理理的全过过程对环环境的负负面影响响达到最最小”.其内涵是是产品生生命周期期的全过过程均具具有绿色色性。我国改革革开放取取得巨大大成就，，保持着着世界上上最快的的经济发发展速度度，但是是仍然沿沿袭着粗粗放型的的经济增增长模式式。例如如近年我我国年GDP约占全世世界GDP的4%。但各类类资源消消费总量量约合50亿吨。其其中钢铁铁、煤炭炭、水泥泥分别占占全世界界总消费费量的30%、31%和40%。绿色制造造当今的设设计与制制造已上上升到对对人类生生存环境境的关心心，绿色色设计与与制造将将作为新新的规范范。《欧盟报废废电子电电气设备备指令》从2005年8月13日正式实实施。““指令””要求生生产商负负责回收收、处理理进入欧欧盟市场场的废弃弃机电产产品，并并在投放放市场的的产品上上加贴回回收标志志。欧盟盟将据此此对进入入当地市市场的机机电产品品额外征征收回收收费用。。《欧盟电子子电机设设备中危危害物质质禁用指指令》则要求2006年7月1日以后投投放欧盟盟市场的的电器和和电子产产品不得得含有铅铅、汞、、镉等6种有害物物质。绿色设计计与制造造回收费让让成本涨涨一成，，冰箱箱最高回回收费用用为20欧元/件、洗衣衣机和空空调的回回收费用用为10欧元/件、微波波炉的回回收费用用为5欧元/件、其他他小家电电的回收收费用为为1欧元/件。对于当前前平均利利润不足足10%的家电出出口企业业来说，，这就就意味着着中小家家电企业业将面临临新一轮轮“洗牌牌”。如：制制造水壶壶、咖啡啡壶、面面包机等等用的含含铅焊锡锡材料只只要110——120元，但无无铅焊锡锡材料成成本则达达到250——260元。第二章快快速成成型技术术（也称RP&M技术，即即RapidPrototypeManufac--turingTechnology)应掌握的的知识：：零件成型型的方法法。快速成型型的发展展历程。。快速成型型的特点点。光固化技技术（SLA））、层状状实体制制造技术术（LOM）的的特点、、工艺过过程和应应用。一、快速速成型技技术产生生的背景景快速成型型技术的的产生是是由于从从20世纪末开开始，消消费需求求日益个个性化、、多样化化，产品品更新加加速，开开发周期期、生产产周期缩缩短，快快速响应应市场需需求已成成为企业业的重要要走向。。市场需需要一种种更快的的方式推推出产品品原型（（样机）），RP技术应运运而生。。二、快速成型型技术的的发展快速成型型制造技技术20世纪80年代起源源于日本本，很快快发展到到美国和和西欧。。1988年，美国国3DSistems公司首次次推出了了商业化化的快速速原型制制造设备备。之后后于上世世纪90年代逐渐渐在美国国、日本本等发达达国家普普及。

中国于1993年首次发发表了快快速原型型技术的的文章，，同年于于北京首首次展出出我国自自己设计计制造的的快速原原型制造造设备。。清华大大学、西西安交大大、华中中科技大大学、北北京隆源源公司等等率先开开展了快快速原型型制造技技术的研研究与应应用工作作。国内快速速原型技技术发展展状况：：三、快速速成型方方法与其其它成型型方法的的比较去除成型受迫成型添加成型零件的成型方法：去除成型型：以切削削加工和和特种加加工在毛毛胚上去去除多余余材料获得零零件。方法有：：特点：成成型周期期长、材材料浪费费大。受迫成型型：利用材材料的塑塑性，将将半固化化的流体材料通通过模具具或压力力的作用用成型零件。。方法有：：注塑、、压铸、、吸塑、、挤塑等等。特点：材材料利用用率高，，但产生生变形的的能量消耗较较大，内内部结构构复杂的的零件制造困困难。采用材料料添加的的方法分分层制造造零件，，能成型型复杂零零件，材材料利用用率高。。快速成型型技术属属于添加加成型（（或增材材成型））。添加成型型（增材材成型））：采用““分层制造造，逐层层叠加”的方法法，即即将一个个复杂的的三维实实体离散散成一系系列二维维层片的的加工，，是一种种降维制制造，极极大降低低了加工工难度，，易以成成型结构构复杂的的零件。。快速成型型技术的的加工工方法：：四快速速成型流流程：借助计算算机辅助助设计或或实体反反求方法法机电集成成系统数字化模型采集并建立传给材料的堆砌成型，再经必要的处理，达到快速、准确地制作原型的方法。五、快速速成型技技术的特特点1制造快速速。达到到几小时时或几十十小时一一件的速速度。开开辟了不不用刀具具、模具具生产原原型或零零件的新新途径。。加工时时间为传传统工艺艺的10-30%。2高度柔性性。快快速成型型系统是是真正的的数字化化制造系系统,没有工装装夹具,系统不做做任何改改变和调调整即可可完成不不同零件件的加工工。3不受零件件形状限限制。由由于是逐逐层进行行材料堆堆砌成型型，不存存在能否否脱模的的问题，，零件制制造周期期和制造造成本与与零件的的形状和和复杂度度无关,而只与其其净体积积有关。。4可选材料料广泛。。可采用用树脂类类、塑料料类原料料，纸类类、石蜡蜡、陶瓷瓷、纤维维等。5经济效益益突出降低了小小比量生生产的周周期和成成本，无无刀具、、夹具磨磨损，无无振动、、噪声、、没有或或极少下下脚料、、是较为为环保的的制造技技术。同同时减少少了对熟熟练工人人的需求求。成本本为传统统工艺的的20-35%。六、快速速成型技技术的分分类光固化技技术（SLA）层状实体体制造技技术（LOM）选择性激激光烧结结技术（（SLS）熔融沉积积制造技技术（FDM）三维喷涂涂粘接技技术（3DP）目前快速速成型技技术已有有数十种种方法，，新的的工艺还还在不断断涌现，，较为成成熟和常常用的方方法有：：（一）光光固化成成型技术术（SLA技术）也称立体体光刻成成型，或或立体印印刷技术术，英文文名称为为StereoLithographyApparatus,简称SLA技术。1988年由美国国3DSystems公司推出出第一台台商业化化光固化化成型机机。光固化成成型技术术是最早早发展起起来的快快速成型型技术，，对其研研究较多多，是快快速成型型技术中中发展最最成熟、、应用最最为广泛泛的一种种工艺方方法,较高的成成型精度度是该技技术得以以发展的的有力保保证。SLA所用材料料：液态光敏敏树脂。。1光固化成成型的基基本原理理和工艺艺过程：：(1)液槽中剩剩满液态态光敏树树脂，激激光器发发出的紫紫外光束束在控制制系统的的控制下下按零件件的各分分层截面面信息在在光敏树树脂表面面进行逐逐点扫描描.(2)被扫描区区域的树树脂薄层层产生光光聚合反反应而固固化，形形成零件件的一个个薄层。。(3)一层固化化后，工工作台下下移一个个层厚的的距离，，以使在在原先固固化好的的树脂表表面再敷敷上一层层新的液液态光敏敏树脂，，然后刮刮板将粘粘度较大大的树脂脂液面刮刮平，进进行下一一层的扫扫描加工工，新固固化的一一层牢固固地粘接接在前一一层上，，如此重重复直至至整个零零件制造造完毕。。2光固化技技术（SLA）的特点点优点：(1）成型型无需刀刀具、夹夹具等生生产装备备；(2）成型精精度高，，可成型型精细结结构；(3）可制作作任意复复杂结构构零件；；(4）可制作作空心零零件；(5）成型过过程高度度自动化化；(6）材料料利用率率100%%；不足：1成型过程程中伴随随着物理理和化学学变化，，制件易易弯曲，，需要支支撑。2设备运转转及维护护成本较较高。液态树脂脂和激光光器的价价格较高高。3可使用的的材料较较少。目目前可用用的材料料主要为为光敏树树脂。4液态态树脂具具有毒性性，并且且需要避避光，选选择时有有局限性性。5需要二二次固化化.6液态树树脂尚不不如常用用的工业业塑料，，一般较较脆、易易断裂，，不便机机加工。。SLA技术应用用TCL手机造型型---装配前CAD造型（二）叠叠(分）层实实体制造造技术（LOM技术，LaminatedObjectManufacturing）叠(分）层实实体制造造技术是是美国Helisys公司于于1988年研制成成功。叠层实体体制造技技术是按按照CAD分层模型型用激光光束将单单面涂有有热熔胶胶的纸、、塑料薄薄膜或复复合薄膜膜切割成成欲制轮轮廓，并并一层一一层叠加加而成所所需原型型。LOM技术工工艺过程程：原材料存存储及送送进机构构将原材材料逐步步送进工工作台的的上方，，热粘压压机构将将一层层层材料粘粘合在一一起。激激光切割割系统按按照计算算机提取取的横截截面轮廓廓线，逐逐一在工工作台上上方的材材料上切切割出轮轮廓线，，并在无无轮廓区区切割成成小方网网格以便便在成型型之后能能剔除废废料。网网格的大大小根据据被成型件的的形状复复杂程度度选定，，网格越越小，越越容易剔剔除废料料，但花花费的时时间越长长，否则则反之。。可升降降台支撑撑成型的的工件，，并在每每层成型型之后，，降低一一个材料料厚度（（通常为为0.1——0.2mm)),以便送进进、粘合合和切割割新的一一层材料料。数控控控制材材料的送送进，然然后粘合合、切割割，最终终形成三三维工件件原型。。叠层实体体制造技技术特点点优点：1、原型精精度高2、制件能能承受200ºC的高温，，有较高高的硬度度和较好好的力学学性能，，可进行行各种切切削加工工。3、无须后后固化处处理4、无须设设计和制制作支撑撑结构5、废料易易剥离6、可制作作尺寸的的制件7、原材料料价格便便宜，制制作成本本低叠层实体体制造技技术特点点缺点：1、不能直直接制作作塑料工工件2、工件（（特别是是薄壁件件）的抗抗拉强度度和弹性性不够好好。3、工件易易吸湿，，成型后后应尽快快进行表表面防潮潮处理。。4、工件表表面有台台阶纹，，其高度度等于材材料的厚厚度，成成型后须须进行表表面打磨磨。总之，LOM法最适合合成型大大中型制制件，具具有效率率高、成成本低、、速度快快等优点点。（三）熔熔融沉积积快速成成型技术术（FDM）（FusedDepisitionModeling,,简称FDM))熔融沉积积快速成成型技术术是继光光固化成成型和叠叠层实体体快速成成型工艺艺后的另另一种应应用比较较广泛的的快速成成型工艺艺。原理图FDM工艺过程程熔融沉积积是将丝丝状的热热熔性材材料加热热融化，，通过带带有一个个微细喷喷嘴的喷喷头挤喷喷出来。。喷头可可沿X周方向移移动，工工作台沿沿Y轴方向移移动。如如果热熔熔性材料料的温度度稍高于于固化温温度，而成型部部分的温温度稍低低于固化化温度，，就能始始终保证证热熔性性材料挤挤喷出喷喷嘴后，，随即与与前一层层面熔结结在一起起。一个个层面沉沉积完成成后，工工作台按按预定的的增量下下降一层层的厚度度，再继继续熔喷喷沉积，，直至完完成整个个实体造造型。FDM所用丝材材：ABS、医学专专用ABSi和MABS（兼具普普通ABS树脂机械械性能和和透明性性的高强强度塑料料）塑塑料丝、、蜡丝、、尼龙丝丝、聚酰酰胺丝或或等。有白、黑黑、红、、绿、蓝蓝等颜色色。清华大学学生物制制造工程程研究所所完成制制作一个个长在老老鼠背上上、惟妙妙惟肖的的人耳，，这是利利用熔融融沉积制制造技术术制造的的聚氨酯酯多孔非非降解耳耳软骨支支架在老老鼠皮下下撑起的的。这一一研究成成果如果果得到临临床应用用，可以以为众多多的“小小耳畸形形”和外外耳损伤伤患者带带来福音音。熔融沉积积快速成成型技术术特点优点：1、原材料料无毒，，设备系系统可在在办公环环境中使使用。2、成型速速度快。。不需要要SLA中的刮板板加工工工序。3、用蜡成成型的零零件原型型，可以以直接用用于熔模模铸造。。4、可以成成型任意意复杂程程度的零零件，如如比较复复杂的内内腔的零零件5、成型中中无化学学变化，，之间的的翘曲变变形小6、原材料料利用率率高，材材料寿命命长。应用：医学、、玩具、、电子、、家电等等产品。。熔融沉积积快速成成型技术术特点（（续）缺点：1、成型件件表面有有明显条条纹2、沿成型型轴垂直直方向的的强度比比较弱3、需要设设计与制制作支撑撑结构4、需要对对整个截截面进行行扫描涂涂覆，成成型时间间长5、原材料料价格昂昂贵（四）选选择性激激光烧结结技术（（SLS）选择性激激光烧结结工艺（（SelectiveLaserSintering，简称SLS）SLS工艺是利利用粉末末材料（（金属、、陶瓷、、石蜡、、尼龙、、玻璃、、聚碳酸酸酯粉末末等）在在激光照照射下烧烧结的原原理，在在计算机机控制下下层层堆堆积成型型。SLS的原理与与SLA十分相似似，主要要区别在在于所使使用的材材料。SLA所用材料料是液态态的紫外外光敏可可凝固树树脂，而而SLS则使用粉粉末的材材料。选择性激激光烧结结工艺选择性激激光烧结结加工过过程是采采用铺粉粉辊将一一层粉末末材料平平铺在已已成型零零件的上上表面，，并加热热至恰好好低于该该粉末烧烧结点的的某一温温度，控控制系统统控制激激光束按按照该层层的截面面轮廓在在粉层上上扫描，，使粉末的的温度升升至熔化化点，进进行烧结结并与下下面已形形成的部部分实现现粘接。。当一层层截面烧烧结完后后，工作作台下降降一个层层的厚度度，铺粉粉辊有在在上面铺铺上一层层均匀密密实的粉粉末，进进行新一一层截面面的烧结结，直到到完成整整个模型型。工件件取出后后，经过过打磨，，便得到到所要求求的产品品。选择性激激光烧结结技术特特点优点：1、可采用用多种材材料。如如金属、、陶瓷、、石蜡、、尼龙、、聚碳酸酸脂粉末末等2、精度高高3、材料利利用率高高，价格格便宜4、无需支支撑结构构缺点：能量消耗耗高，原原型表面面粗糙疏疏松。（五）三三维维喷涂粘粘接（也称3DPThreeDimensionalPrinting）其工作原原理类似似喷墨打打印机。。成型过程程：首先先铺粉或或铺基底底薄层，，利用喷喷嘴按指指定路径径将液态态粘结剂剂喷在预预先铺好好的粉层层或薄层层上特定定区域，，逐层粘粘结后去去除多余余底料便便得到所所需形状状制件。。也可以以直接逐逐层喷涂涂陶瓷或或其他材材料粉浆浆，硬化化后得到到所需形形状的制制件。材料：ABS原料颜色色有若干干种，包包括白、、蓝、黄黄、黑、、红、绿绿色等颜颜色。13DP原理图23DP原理图33DP原理图43DP原理图53DP原理图：：3DP原理图3DP特点：3DP工艺与SLS工艺类似似，采用用粉末材材料成形形，如陶陶瓷粉末末，金属属粉末。。所不同同的是材材料粉末末不是通通过烧结结连接起起来的，，而是通通过喷头头用粘接接剂(如硅胶)将零件的的截面“印刷””在材料料粉末上上面。用用粘接剂剂粘接的的零件强强度较低低，还须须后处理理。具体体工艺过过程如下下：上一一层粘结结完毕后后，成型型缸下降降一个距距离（等等于层厚厚：约0.05mm）,供粉缸上上升一高高度，阿阿推出若若干粉末末，并被被铺粉辊辊推到成成型缸，，铺平并并被压实实。喷头头在计算算机控制制下，按下一建建造截面面的成形形数据有有选择地地喷射粘粘结剂建建造层面面。铺粉粉辊铺粉粉时多余余的粉末末被集粉粉装置收收集。如此周而而复始地地送粉、、铺粉和和喷射粘粘结剂，，最终完完成一个个三维粉粉体的粘粘结，未未被喷射射粘结剂剂的地方方为干粉粉，在成成形过程程中起支支撑作用用，且成成形结束束后，比比较容易易去除。。六、RP技术存在在的问题题和发展展趋势1存在问题题RP技术仍处处于幼年年时期，，多数快快速成型型系统所所制造的的实体模模型还不不能用于于实际工工作零件件，主要是由由于材料料及成本本的限制制。目前RP技术所所面临的的主要问问题包括括：零件的精精度、有有限的材材料、和和力学性性能。材料与常常规的金金属和塑塑料相比比较脆弱弱，有些些材料价价格昂贵贵，并对对人体有有害。2快速成型型技术发发展趋势势：1）喷射成成型技术术更加受受到重视视。原因因在于材材料应用用广泛，，运行成成本较低低。但面面临的难难题是喷喷射速度度较低。。2）分层方方式的演演变。由由传统的的二维分分层开始始向空间间三维曲曲面分层层演变。。由平面面向曲面面演变。。RP制件的大大型化。。生物医医学工程程的应用用。组织织器官的的再造正正成为快快速成型型的热门门研究课课题。3）特殊功功能材料料的研究究，如具具有特定定电、磁磁学性能能等能满满足实际际需要的的产品。。4）组织工工程材料料快速成成型。如如生物实实体模型型材料，，有初级级体外模模型、中中级植入入体到高高级人体体器官。。第三章快速模具具成型产产品技术术快速模具具可以用用于制作作样机或或少批量量产品。。一、样样机（手手板或首首板）制制作方法法1、样机概概念：也也称手板板或首板板（即第第一个样样板）），早在在七十年年代香港港、台湾湾开始兴兴起，因因早期都都用手工工制作为为主，因因而得名名“手手板”，，其实““首板””更为准准确，手手板是在在模具开开发前，，根据产产品外观观图纸或或结构图图纸先做做出的一一个或几几个，用用来检查查外观的的外观手板板或结构合合理性的的功能样板板。·手板外观手板

功能手板2、样机的的作用：：1）直观观展现设设计方案案，便于于外观评评价。2）提供供设计验验证和性性能测试试，及时时发现设设计中存存在的缺缺陷，降降低产品品开发风风险，最最大限度度地减少少模具制制造及投投产时因因配合失失调而反反复变更更带来的的不必要要的损失失。3）可作为为展览会会、交易易会的实实物产品品，使使新产品品在开模模之前以以实物呈呈现给客客户，预预测市场场需求。。3、按制作作方法的的样机分分类样机制作作方法RP手板（RapidPrototype快速成型型方法完完成，SLA手板也成成激光手手板）CNC手板（以数控控加工为为主要要手手段）快速模具具样机（（或称复模手板板，由快速速模具成成型）手工制作作手板塑胶手板板：其原材料料为塑胶胶如ABS、PC、POM、PVC、PMMA（亚克力力）、代代木等，，主要用用在如显显示器、、电话机机、家用用电器、、电子产产品、交交通工具具等一些些产品外外壳。金属手板板：其原材料料为铜铁铁铝钢合合金等金金属材料料，主要要是用在在产品的的强度美美观显得得产品的的活力，，如笔记记本电脑脑、手机机、MP3播放机、、CD机等一些些有标志志性的产产品。手板4按制作所所用材料料是手板板分类用原材料料在CNC上直接加工工出符合合要求的的样件。。是以ABS等其它材材料整料经CNC数控加工工铣切而而成。主主要设备备为数控控铣床、、精雕机机等。常用材料料：ABS、压克力力、POM（赛钢））、PC、电木PP，PPS（塑料王王），铝铝合金，，铜，镁镁合金，，石膏整整料等等。（1）CNC手板制作作ABS：：广泛用于一一般产品品外壳，，具有良良好的溶溶接强度度，可施施以表面面金属化化工程，，如水电电镀、真真空蒸发发电镀，，材料规规格有板板材、圆圆棒材等等。Acrylic：俗称压压克力，，或有机机玻璃。。透明件件制作最最佳素材材，可施施以染色色、电镀镀、喷涂涂、网板板印刷等等工艺。。代木（手板代代木）：：利用用特殊之之填充剂剂掺入塑塑胶当中中而形成成的，是是一种高高分子有有机复合合物，其其性质不不仅如木木头能切切、削、、铇、铣铣、钉，，更能以以CNC等加工机机具进行行模型等等制作。。代木既既具有较较好的强强度、塑塑性、柔柔韧，不不开裂、、不变型型，也不不会象树树木一样样有木纹纹、雕刻刻时起毛毛。CNC手板特点点：1）CNC加工速度度快，样样件表面面质量较较好，尤尤其是采采用质量量高、密密度好的的工程材材料加工工的样品品，具有有无可比比拟的强强度和韧韧性。经经表面喷喷涂、丝丝印和电电镀工艺艺以后，，可与同同开模生生产出来来的产品品媲美，，CNC手板愈来来愈成为为手板制制造业的的主流。。2）CNC加工技术术适用的的材料广广泛，以以满足不不同的产产品需求求。3）价格低低廉，经经济实惠惠。雕刻机加加工样机机特点：：雕刻机其其实是一一种小刀刀具快速速铣削的的数控钻钻铣床，，主轴转转速较高高，刀具具小，可可以加工工较精细细的手板板，如加加工细小小形状、、图案、、文字等等。雕刻机加加工样件件数控雕刻刻机有激光雕刻刻机和机机械雕刻刻机两类。从从其应用用范围来来分，可可以将其其分为广告雕刻刻机（主要用用于PVC，压克力力雕刻）），木工雕刻刻机（主要用用于竹，，木雕刻刻），模具雕刻刻机，玻璃雕刻刻机，石头雕刻刻机等。可以以说，雕雕刻机的的应用范范围非常常广泛。。二、快速速模具成成型产品品技术（一）快快速模具具概念利用快速速原型作作母模来来翻制模模具，并并生产实实际材料料的产品品，便产产生了基基于快速速原型的的快速模模具制造造技术（（RapidTooling简称RT技术）。。（二）、、快速模模具制造造制作样样机特点运用RT技术突出出的特点点就是显显著的经经济效益益，与传传统的模模具加工工方法相相比，费费用和周周期约降降低1/3——1/10。运用RT技术突出出的特点点就是显显著的经经济效益益，与传传统的模模具加工工方法相相比，费费用和周周期约降降低1/3——1/10。（三）快快速速模具制制造方法法：直接制模模法、间间接制模模法。直接采用用RP技术制作作模具，，如SLS技术可直直接制作作金属模模具。（（但烧结结中材料料收缩较较大，不不易控制制，难以以快速得得到高精精度的模模具）。。直接制模模法：间接制模模法：软质模具具（采用软软质材料料，如硅硅橡胶、、环氧树树脂）。。生产制制品的数数量一般般可达50-5000件，上万万件仍需需钢制模模具硬质模具具（采用硬硬质材料料）1、硅橡胶胶制模技技术（也也称真空空复模技技术）1.1基本概念念：真空复模模技术是利用产产品原型型

（如如：快速速原型件件、样件件、手板板）在在真空状状态下制制作出硅硅胶模模具，并并在真空空状态下下采用PU材料进行行浇注，，从而克克隆出与与

产品品原型相相同的复复制件件。1硅橡胶制制模具与与传统模模具的比比较：硅橡胶模模具具有有良好的的弹性和和柔性，，能制作作结构复复杂、花花纹精细细、无拔拔模斜度度或倒拔拔模斜度度、以及及具有深深凹槽的的零件，，制作周周期短，，制件质质量高，，得到广广泛应用用。传统模具具需要多多块组成成，费用用高、周周期长。。1.2硅橡胶制制模工艺艺：原型表面面处理（（原型需需打磨、、防渗、、强化处处理）——制作型框框和固定定模型——硅胶计量量、真空空脱泡——注入硅胶胶——再次脱泡泡（时间间更长））——硬化（自自行硬化化或加温温硬化））——拆除型框框，刀剖剖开模，，取出母母模——清晰硅橡橡胶模具具。脱泡目的的：抽出硅硅胶中的的气体和和封闭于于原型空空腔中的的气体，，提高制制件的充充填能力力和致密密程度。。硅橡胶制制模工艺艺图：3应用硅橡橡胶模具具进行树树脂材料料注型生生产。对于批量量不大的的注塑件件生产，，可以采采用RP原型快速速硅橡胶胶模具，，通过树树脂材料料的真空空注型来来实现，，这样能能缩短产产品的制制造周期期，降低低成本，，提高效效率。工艺流程程如下：清洗硅胶胶——喷离型剂剂——组合胶模模——树脂计量量——脱泡混合合——真空注型型——硬化——取件——完成1.4硅橡胶模模具的特特点：1）硅橡橡胶具有有良好的的仿真性性、强度度和极低低的收缩缩率。用用该材料料制作模模具，简简单易行行，无需需特殊技技术和设设备，只只需数小小时在室室温下即即可完成成。2）硅橡橡胶模具具可重复复使用。。3）能保保持制件件原型和和产品一一定的精精密公差差，免去去铣削和和打磨工工序。4）能直直接加工工形状复复杂的零零件，由由于模具具弹性好好，对凹凹凸部分分也可直直接脱模模。且脱脱模容易易。5）大大大缩短模模具制作作周期。。模具修修改也方方便。4硅橡胶模模具的应应用：可代替金金属模具具生产蜡蜡模、石石膏模、、塑料件件，乃至至低熔点点合金如如铅、锌锌、铝合合金件等等。尤其是对对于批量量不大的的注塑件件生产，，可以采采用RP技术原型型快速翻翻制硅橡橡胶模具具，通过过树脂材材料的真真空注型型来实现现，能够够显著缩缩短制造造时间，，降低成成本，提提高效益益。对于没有有细筋、、小孔的的一般零零件，采采用硅橡橡胶模具具可制作作制件50件以上。。1.5经济型硅硅橡胶模模具制作作：硅橡胶材材料的成成本较高高，占据据着硅橡橡胶模具具的大部部分成本本。经济济型硅橡橡胶模具具是一种种通过与与石膏混混合制作作硅橡胶胶模具的的方法。。经济型硅硅橡胶模模具制作作：经济型硅硅橡胶模模具制作作工艺：：原型—分型处理理—贴粘土或或橡皮泥泥—配石膏浆浆—石膏造型型—去粘土—浇注硅橡橡胶—修型—试制产品品（二）电电弧喷涂涂快速制制模技术术AL、Zn丝,直径约3mm\\2mm.电弧喷涂涂快速制制模技术术是将两两条带电电的制模模专用金金属丝通通过导管管不断地地向前输输送，金金属丝在在前端相相交形成成电弧，，金属丝丝电弧融融化，在压缩空空气的作作用下，，将融化化的金属属雾化为为金属颗颗粒，并并以一定定的速度度喷射到到样模表表面上，，一层一一层地堆堆积，1电弧弧喷涂快快速制模模技术（续前页页）形成成高密度度、高结结合度的的金属喷喷涂层，，即模具具型腔的的壳体。。以这种种金属涂涂层作为为模具的的型腔表表面，背背衬加固固并设置置相应的的钢结构构后就形形成了简简易的快快速模具具。制模工艺艺简单，，容易掌掌握，周周期短，，费用低低，周期期和费用用可降低低约60%2电弧喷涂涂快速制制模工艺艺流程图图：3电弧喷涂涂模具结结构图树脂砂、、环氧树树脂、低低熔点合合金（铋铋锡合金金)（锌、铝铝、铜合合金等））4电弧喷涂涂快速制制模技术术特点：：1、无论原原模的材材料是金金属、木木材或塑塑料制品品，所得得到的模模具型腔腔线条轮轮廓清晰晰，外形形尺寸不不变。2、制模效效率高，，大大缩缩短制模模周期。。3、尺寸大大小不受受限制。。4、使塑料料生产线线能迅速速更改产产品的品品种。5、设备投投资小，，经济效效益好，，随着加加工时间间的增加加，用此此方法加加工模具具的成本本越显著著。同其其它方法法相比，，成本可可节省2—20倍。5应用电弧喷涂涂快速制制模技术术特别适适用于小小批量多多品种的的生产，，尤其在在市场竞竞争激烈烈的情况况下，电电弧喷涂涂快速制制模技术术为产品品更新换换代提供供了一个个全新的的制模方方法和途途径。电弧喷涂涂制模可可广泛用用于塑料料加工中中的注塑塑、吹塑塑成型、、结构发发泡等生生产工艺艺，如汽汽车配件件、家具具、隔热热材料等等。結構法泡泡件三环氧氧树脂快快速模具具技术第四章逆逆向向工程技技术（也称反求求工程技技术，ＲＲｅｖｅｅｒｓｅｅＥＥｎｇｉｉｎｅｅｅｒｉｎｎｇ，简简称RE技术）一、逆向向工程基基本概念念逆向工程程是将实实物转变变为CAD模型相关关的数字字化技术术、几何何模型重重建技术术和产品品制造技技术的总总称.是将已有有产品或或实物模模型转化化为工程程设计模模型和概概念模型型，在此此基础上上对已有有产品进进行解剖剖、深化化和再创创造的过过程。逆向工程程流程图图：实物或模模型——数据采集集——CAD模型重构构——产品正向工程程流程图图：概念设计计——CAD模型——产品传至一般般的ＣＡＡＤ/ＣＣＡＭ系系统,加加工所所需的模模具,或或者送到到快速成成型机((ＲＰ))将样品品制作出出来。

现有样品品3Ｄ数字字化测量量仪器准准确、快快速地量量取其轮轮廓坐标标。三维ＣＡＡＤ曲面面重构、、编辑、、修改逆向工程程步骤：：正向工程程是根据产产品的功功能和用用途首先先进行概概念设计计,然后通过过ＣＡＤＤ输出产产品的设设计图纸纸,编制ＮＣＣ代码并并输入ＣＣＮＣ加加工设备备进行产产品加工工或者通通过快速速成型机机制作样样品。逆向工程程则是从一一已经存存在的零零件或产产品模型型入手,首先对其其进行数数字化测测量,得到它的的轮廓坐坐标值,然后通过过三维ＣＣＡＤ曲曲面重构构得到其其三维ＣＣＡＤ模模型，由由ＣＮＣＣ加工设设备或快快速成型型机进行行加工。。二、逆向向工程的的应用新零件的的设计，，主要用用于产品品的改型型或仿型型开发。。（2）设计师师利用油油泥、黏黏土和木木头等材材料制作作的模型型，可以以引入逆逆向工程程技术，，快速建建立三维维CAD模型，方方便评价价产品外外形美学学效果。。（3）很多物品品难以用用基本几几何来表表现与定定义，如如流线型型产品、、艺术浮浮雕及不不规则线线条等，，如果利利用通用用CAD软件，以正向设设计的方方式来重重建这些些物体的的CAD模型，在在功能、、速度及及精度方方面都将将异常困困难。这这种场合合下，必必须引入入逆向工工程，以以加速产产品设计计，降低低开发的的难度。。（4）逆向工工程也广广泛用于于修复破破损的文文物、艺艺术品、、或缺乏乏供应的的损坏零零件等。。（5）以使用用者的身身体为原原始设计计依据的的制造，，（如头头盔、人人体原型型等）。。（6）其它应应用，如如医学上上的骨头头、假肢肢制造等等）。1数据测量量：又称产产品表面面数字化化，是指指通过规规特定的的测量设设备和测测量方法法，将物体的的表面形形状转换换为离散散的几何何点坐标标数据，，再进行行复杂曲曲面的建建模、评价、、改进和和制造，，因而高高效、高高精度地地实现样件件表面的的数据采采集，是是逆向工工程实现现的基本本，是不不可缺少少的步骤骤。三、逆逆向工程程测量系系统2数据测量量方法分分类：

根据测量探头是否和零件表面接触，可以分为：

接解式测量非接触式测量接解式测测量3接解式测测量在接触式式测量方方法中，，三坐标标测量机机是应用用最广泛泛的一种种测量设设备。接解式测测量(触发式测测头特点点)：触发式式测头积积较小，，适于测测量空间间狭小的的部位；；坚固耐耐用；使使用及维维修成本本较低。。扫描式测测头的特特点：扫扫描式测测头能高高速采集集数据，，能准确确描述形形状、轮轮廓；高高密度采采点保证证了良好好的重复复性、再再现性。。接触式测测量（便便携式））便携式三三坐标测测量机提供便携携式三坐坐标测量量机（一)接触式测测量在反求工工程中,传统的测测量方法法是采用用接触式式测量。。而三坐坐标测量量机是接接触式测测量方法法中应用用最广泛泛的一种种测量设设备。1三坐标测测量机原原理：将被测物物体置于于三坐标标机的测测量空间间，可获获得被测测物体上上各测点点的坐标标位置，，根据这这些点的的空间坐坐标值，，经计算算可求出出被测的的几何尺尺寸、形形状和位位置。2接触式测测量的特特点优点：（1）接触触式探头头发展已已有几十十年，其其机械结结构及电电子系统统已相当当成熟，，有较高高的准确确性和可可靠性。。三坐标测测量机优点：（2）接触式式测量的的探头直直接接触触工件表表面，与与工件表表面的反反射特性性、颜色色及曲率率关系不不大。优点：（3）被测物物体固定定在三坐坐标测量量机上，，并配合合测量软软件，可可快速准准确地测测量出物物体的基基本几何何形状。。缺点：（1）接触式式触发探探头是以以逐点方方式进行行测量的的，测量量速度慢慢。（2）易于划划伤被测测零件表表面,对某些测测头不能能触及的的表面无无法测量量等。（3）为测量量基准点点而使用用特殊的的夹具，，会导致致较高的的测量费费用，且且不同形形状的产产品要求求不同的的夹具，，成本大大大增加加。（4）对三维维曲面的的测量，，因传统统接触式式触发探探头是感感应元件件，测得得的数据据是探头头的球心心位置，，要测得得物体真真实外形形，则需需要对探探头半径径进行补补偿，可可能会导导致误差差修正的的问题。。三坐标测测量机的的测头：：触头分机机械式、、光学式式、电气气式。机械式触触头触发式触触头：主要测量量尺寸、、间距、、位置，，特别适适用于离离散点的的测量，，和狭小小空间的的部位。。不强调调形状误误差。扫描式触触头：可高速速采集数数据，能能精确描描述形状状、轮廓廓；对于于未知曲曲面的扫扫描具有有优势双功能(复合式)探头三坐坐标测量量机接触式测测量+影象非接接触式测测量影象非接接触式测测量：提高了了测量机机的应用用，使过过去用非非接触测测量的工工作得以以完成，，一些诸诸如印刷刷线路板板、触发发器、垫垫片或直直径小于于0.1mm的小孔得得以测量量。操作作者可将将检测工工件表面面放大50倍以上，，采用标标准或可可变换的的镜头实实现细小小工件的的测量。。多感应触触头坐标标测量仪仪可配置：：触发式扫描式（（测量式式）激光触头头（特别适适合于小小孔测量量）：2D平面尺寸寸可采用用非接触触式(CCD)影像作快快速测量量.

（二）非非接解式式测量1非接解式式测量原原理：非接触触式设备备是利用用某种与与物体表表面发生生相互作作用的物物理现象象，如光光、电磁磁等，来来获取物物体表面面的三维维坐标信信息。

在非接解解式测量量中，以以应用光光学原理理发展起起来的测测量方法法应用最最为广泛泛。由于于非接触触式测量量的测量量迅速，，且不与与工件接接触，因因而对于于柔软质质地的零零件也能能测量等等优点，，越来越越受到重重视。2非接解式式测量分分类：非接解式式按其原原理不同同，又可可分为光光学式和和非光学学式。其中光学学式应用用最为广广泛应用用的有激激光三角角形法和和结构光光法。其它测量量还有CT测量法，，MRI测量法，，超声波波法和层层析法等等。非接触式式测量激光扫描描仪3非接触式式测量的的特点优点：1、不必考考虑探头头的半径径补偿.2、测量速速度比接接触式测测量快.3、软物体体、薄物物体、不不可接触触的高精精密件均均可测量量等.非接触式式测量缺缺点：1、测量精精度较低低。2、由于大大多是接接收物体体表面的的反射光光或散射射光，易易受工件件表面的的颜色、、斜率等等的影响响。3、物体表表面粗糙糙度会影影响测量量结果等等.数据读取取——点点云预处处理（对对齐多视视点点云云，去除除噪声点点、点云云分块））——三三维模型型重构。。逆向工程程步骤：：拼合扫描描数据，，获得最最佳效果果。对多边形形进行清清扫、编编辑和优优化。1）激光三三角法扫扫描原理：利利用规则则几何图图形的激激光，投投影到被被测量表表面上，，形成的的反射光光点的像像被安置置在某一一空间位位置的图图象传感感器吸收收，根据据光点在在物体上上的偏移移，由三三角几何何原理即即可测量量出被测测物体的的空间坐坐标。激光三角角法扫描描特点拥有精度度和速度度的特点点，测量量精度可可达0.01mm,,采样速度度可达每每秒数万万点，是是应用广广泛的逆逆向测量量方法。。激光三维维扫描2）结构光光法扫描描原理：把一定模模式的光光源投影影到被测测表面，，受被测测表面高高度的限限制，光光栅影线线发生变变形，利利用两个个镜头获取不同同角度的的图象，，通过解解调变形形光栅影影线，就就可以得得到被测测表面的的整幅图图象上象象素的三三维坐标标。结构光法法扫描特特点：优点：结构光光法扫描描的测量量范围大大，速度度快、成成本低、、设备携携带方便便、受环环境影响响小,易以操作作。被认认为是目目前三维维形状测测量中最最好的方方法之一一。缺点：精度较低低，只能能测表面面曲率变变化不大大、较平平坦的的的形体。。对于表表面变化化剧烈的的物体，，在陡峭峭处往往往会发生生相位突突变，测测量精度度大大降降低。工件本身身的表面面色泽、、粗糙度度也会影影响测量量精度，，为提高高精度，，需对被被测表面面涂上““反差增增强剂””或喷漆漆处理，，以减少少误差。。结构光法法扫描的的应用特别适于于大型工工件的快快速测量量，广泛泛应用于于汽车、、航空、、艺术品品等领域域。3）工业CT法扫描原理：它是用用X射线对物物体进行行断层截截面扫描描，以X射线的衰衰减系数数为依据据，重建建断层截截面图象象，根据据不同位位置的断断层图象象可建立立物体的的三维信信息。原理：是利用照照相机技技术来获获取某些些特征的的标志点点的三维维坐标位位置。是根据全全球卫星星定位原原理而开开发的：：即如果果在空间间的三个个（或三三个以上上）不同同位置可可以看到到同一个个点，那那么该点点就是可可以计算算出空间间位置坐坐标值的的点。优点：工业CT是目前最最先进的的非接触触测量方方法，它它可以在在不破坏坏零件的的情况下下，准确确地对物物体的内内部形状状、壁厚厚，尤其其是零件件内部结结构进行行测量，，且对零零件的材材料没有有限制。。工业CT法扫描特特点：缺点：获取数据据时间长长，重建建图形计计算量大大，设备备造价高高。4）其它扫扫描法：：核磁共振振法：用用磁场来来标定人人体某层层面的位位置，后后用射频频脉冲系系列照射射，经过过处理转转化为信信号显示示。。造价昂昂贵，且且对非生生物材料料不适用用。超声波法法：当超声波波到达物物体是发发生回波波反射，，通过测测量回波波与零点点脉冲的的距离获获得物体体形状．．精度较较低，测测量速度度较慢，，受材料料限制较较大。层析法：：为破坏性性测量．．将待测测物体用用专用树树脂材料料封装，，树脂固固化后，，将其装装夹在铣铣床上，，进行微微进刀量量铣削，，再对铣铣削截面面进行数数据采样样，最后后由各个个截面组组成物体体的三维维数据．．第四章现代产品品常用的的表面装装饰工艺艺一丝丝印1丝网印刷刷：被称为为万能印印刷，现现代丝网网印刷技技术，是是利用感感光材料料通过照照相制版版的方法法制作丝丝网印版版(使丝网印印版上图图文部分分的丝网网孔为通通孔，而而非图文文部分的的丝网孔孔被堵住住)。印刷时通通过刮板板的挤压压，使油油墨通过过图文部部分的网网孔转移移到承印印物上，，形成与与原稿一一样的图图文。多色图文文需多个个网板，，套印。。2丝印的工工艺过程程：设计图—出菲林(Film—晒板—印花—烘干在曲面上上印刷：印刷网网板与承承印物做做纯滚动动，刮板板静止。。在产品表表面上印印上不同同的LOGO。根据配色色方案的的要求，，调好油油墨后放放在丝印印机的网网板上，，将网板板压在产产品上，，用刮刀刀将油漆漆刮过网网板。（（人工或或机器））手工丝网网印刷工工艺3丝网印刷刷的特点点：1）不受承承印物大大小和形形状的限限制。一一般在平平面上进进行较多多，也能能在特殊殊形状的的型物上上及凹凸凸面上进进行印刷刷，曲面面印刷时时，需根根据承印印物的形形状设计计制造专专用网框框和承印印物的支支承装置置，以保保证印刷刷精度。。

2）版面柔软软印压小小。丝网印印版柔软软而富有有弹性，，印压小小，所以以不仅能能在纸张张、纺织织品等柔柔软的承承印物上上进行印印刷，而而且能在在加压容容易损坏坏的玻璃璃．陶瓷瓷器皿上上进行印印刷。可印物件件有：软软硬塑料料，五金金，木器器，纸类类，玻璃璃，陶瓷瓷等。丝网印刷刷的特点点3）墨层厚厚覆盖力力强。丝丝网印刷刷的油墨墨厚度可可达30～100μμm，因此，，油墨的的遮盖力力特别强强，可在在全黑的的纸上作作纯白印印刷。丝网印刷刷的墨层层厚，印印刷的图图文立体体感强，，是其它它印刷方方式无可可比较拟拟的。4）耐光性性能强。。丝网印刷刷的特点点二移移印（较小面面积的印印刷）1移印：指的是是承印物物为不规规则的异异形表面面（如仪仪器、电电气零件件、玩具具等），，使用铜铜或钢凹凹版，经经由硅橡橡胶铸成成半球面面形的移移印头，，以此压压向版面面将油墨墨转印至至承印物物上完成成转移印印刷的方方式。2移印工艺艺：3移印的特特点移印的主主要特点点是可对不规则则的异形形凹凸表表面进行行印刷，，这是采用其其他印刷刷方式很很难甚至至无法完完成的。。可实现现多色精精美印刷刷。其印印刷稳定定、持续续，即使使长时间间印刷，，印刷精精度也不不会改变变，且省省去了干干燥程序序，可连连续多色色印刷。。4应用移印在小面积、、凹凸面面的产品上上面进行行印刷具具有非常常明显的的优势，，弥补了了网版印印刷工艺艺的不足足，广