先进制造技术课件(一)

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是艺术与技术、科学与美学的结合。工业设计与制造技术的发展相辅相成。工业设计依托高水平的制造技术，新技术的涌现促进了设计风格的变化，而工业设计也赋予了技术一种视觉形式，创造了崭新的现代生活方式，并提供了一系列表现现代化确切含义的符号。二、工业设计与先进制造技术的关系三、产品开发战略的演变：60年代:“如何做得更多”。70年代:“如何做得更便宜”。80年代：“如何做得更好”。90年代：“做得更快”。四、现代工业产品制造技术的发展趋势“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”：数字化制造数字化制造是指将数字化技术用于产品的制造过程，通过信息建模和信息处理来改进制造过程，提高制造效率和产品质量，降低制造成本所涉及的一系列活动的总称。制造信息的数字化，将实现CAD／CAPP／CAM／CAE的一体化，使产品向无图纸制造方向发展。

数字化制造

数字化制造使产品设计制造由部分定量、部分经验、定性化逐步转向全面数字定量化，例如，产品信息的数字化表示、制造过程的建模与仿真、数字样机技术、智能数控技术等。

将数字技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高制造过程的质量和效率。三维扫描、CAD、CAE、CAM等的集成。“精”：精密化制造精密制造技术是指零件毛坯成形后余量小或无余量、零件毛坯加工后精度达亚微米级的生产技术总称。一般认为：0.1nm-100nm为纳米尺度空间，100nm-1000nm为亚微米体系。“精”：精密化制造（微纳米级）

20世纪初，超精密加工的误差是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，至今达0.001微米，即1纳米。

“极”：极端化制造极端制造是指在极端条件下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统，集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造等方面。在几何形体上，极大、极小、极厚、极薄、极平、极柔、极圆、极方以及奇形怪状；在物理性能上，极高硬度、极高塑性、极大弹性、极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐蚀性，奇性怪能。美国国赖赖斯斯大大学学的的科科学学家家2005年年利利用用纳纳米米技技术术制制造造出出了了世世界界上上最最小小汽汽车车。。极端端制制造造（（纳纳米米技技术术））极端端性性能能喷墨墨打打印印时时加加热热器器在在十十万万分分之之一一秒秒内内升升温温至至三三百百多多度度，，使使喷喷嘴嘴内内形形成成约约100大大气气压压。。由由此此从从喷喷嘴嘴中中喷喷出出直直径径为为1微微米米、、体体积积为为4微微微微升升（（最最小小墨墨滴滴量量仅仅为为1.3微微微微升升））的的墨墨滴滴，，速速度度每每秒秒24000滴滴每个个喷喷嘴嘴的的直直径径只只有有1微微米米，，相相当当于于一一根根头头发发的的1/70。。“智智””：：智智能能化化制制造造所谓谓智智能能制制造造系系统统是是一一种种由由智智能能机机器器和和人人类类专专家家共共同同组组成成的的人人机机一一体体化化智智能能系系统统，，它它在在制制造造过过程程中中能能进进行行智智能能活活动动，，诸诸如如分分析析、、推推理理、、判判断断、、构构思思和和决决策策等等。。“智”：智智能化制造造智能制造技技术的宗旨旨在于通过过人与智能能机器的合合作共事，，去扩大、、延伸和部部分地取代代人类专家家在制造过过程中的脑脑力劳动，，以实现制制造过程的的优化。将将智能技技术注入先先进制造技技术和产品品，可使之之具有智慧慧，能部分分代替人的的脑力劳动动。“网”：网网络化制造造网络化制造造是以覆盖盖全球的计计算机网络络为基础，，通过数字字化、信息息化技术的的引入，实实现制造过过程相关资资源跨地域域、跨行业业的互通和和共享，促促进企业间间动态、高高效的协作作互动，形形成众多企企业共享信信息化资源源的新机制制，达到降降低成本，，提高效率率，增强竞竞争力的一一种制造模模式。网络化制造造特点：(1)制制造环境内内部的网络络化，实现现制造过程程的集成。（制造、装配配、检测等等的集成成）(2)制制造环境与与整个制造造企业的网网络化，实实现制造环环境与企业业中工程设设计、管理理信息系统统等各子系系统的集成成。（结构、、设计、维维修、回收收等的集成成）(3)企企业与企业业间的网络络化，实现现企业间的的资源共享享、组合与与优化利用用。(4)通通过网络，，实现异地地制造。“集”：集集成化制造造“集成化””是技术的的集成，是是管理的集集成，是技技术与管理理的集成。。现代的制制造技术就就是集成的的技术，先先进制造技技术就是制制造技术、、信息技术术、管理科科学与有关关科学技术术的集成。。“快”：敏敏捷化制造造即指对市场场的快速响响应，对生生产的快速速重组，这这两个快速速必然要求求生产模式式有高度柔柔性与高度度敏捷性．．敏捷制造、、动态联盟盟、快速成成型技术、、快速模具具技术等。。绿色制造“绿”：绿绿色制造又称清洁制制造，其目目标是使产产品从设计计、生产、、运输到报报废处理的的全过程对对环境的负负面影响达达到最小””.其内涵涵是产品生生命周期的的全过程均均具有绿色色性。我国改革开开放取得巨巨大成就，，保持着世世界上最快快的经济发发展速度，，但是仍然然沿袭着粗粗放型的经经济增长模模式。例如如近年我国国年GDP约占全世世界GDP的4%。。但各类资资源消费总总量约合50亿吨。。其中钢铁铁、煤炭、、水泥分别别占全世界界总消费量量的30%、31%和40%。绿色制造当今的设计计与制造已已上升到对对人类生存存环境的关关心，绿色色设计与制制造将作为为新的规范范。《欧盟报废废电子电气气设备指令令》从2005年8月13日日正式实施施。“指令令”要求生生产商负责责回收、处处理进入欧欧盟市场的的废弃机电电产品，并并在投放市市场的产品品上加贴回回收标志。。欧盟将据据此对进入入当地市场场的机电产产品额外征征收回收费费用。《欧欧盟电子电电机设备中中危害物质质禁用指令令》则要求求2006年7月1日以后投投放欧盟市市场的电器器和电子产产品不得含含有铅、汞汞、镉等6种有害物物质。绿色设计与与制造回收费让成成本涨一成成，冰箱箱最高回收收费用为20欧元/件、洗衣衣机和空调调的回收费费用为10欧元/件件、微波炉炉的回收费费用为5欧欧元/件、、其他小家家电的回收收费用为1欧元/件件。对于当前平平均利润不不足10%的家电出出口企业来来说，这这就意味着着中小家电电企业将面面临新一轮轮“洗牌””。如如：：制造水水壶、咖啡啡壶、面包包机等用的的含铅焊锡锡材料只要要110——120元元，但无铅铅焊锡材料料成本则达达到250—260元。第二章快快速成型技技术（也称RP&M技术，即RapidPrototypeManufac--turingTechnology)应掌握的知知识：零件成型的的方法。快速成型的的发展历程程。快速成型的的特点。光固化技术术（SLA）、层状状实体制造造技术（LOM）的的特点、工工艺过程和和应用。一、快速成成型技术产产生的背景景快速成型技技术的产生生是由于从从20世纪纪末开始，，消费需求求日益个性性化、多样样化，产品品更新加速速，开发周周期、生产产周期缩短短，快速响响应市场需需求已成为为企业的重重要走向。。市场需要要一种更快快的方式推推出产品原原型（样机机），RP技术应运运而生。二、快速成型技技术的发展展快速成型制制造技术20世纪80年代起起源于日本本，很快发发展到美国国和西欧。。1988年，美国国3DSistems公司首首次推出了了商业化的的快速原型型制造设备备。之后于于上世纪90年代逐逐渐在美国国、日本等等发达国家家普及。中国于1993年首首次发表了了快速原型型技术的文文章，同年年于北京首首次展出我我国自己设设计制造的的快速原型型制造设备备。清华大大学、西安安交大、华华中科技大大学、北京京隆源公司司等率先开开展了快速速原型制造造技术的研研究与应用用工作。国内快速原原型技术发发展状况：：三、快速成成型方法与与其它成型型方法的比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：以切削加加工和特种种加工在毛毛胚上去除除多余材料获得零件件。方法有：特点：成型型周期长、、材料浪费费大。受迫成型：利用材料料的塑性，，将半固化化的流体材料通过过模具或压压力的作用用成型零件。方法有：注注塑、压铸铸、吸塑、、挤塑等。。特点：材料料利用率高高，但产生生变形的能能量消耗较大大，内部结结构复杂的的零件制造困难难。采用材料添添加的方法法分层制造造零件，能能成型复杂杂零件，材材料利用率率高。快速成型技技术属于添添加成型（（或增材成成型）。添加成型（（增材成型型）：采用“分层制造，，逐层叠加加”的方法，，即将一一个复杂的的三维实体体离散成一一系列二维维层片的加加工，是一一种降维制制造，极大大降低了加加工难度，，易以成型型结构复杂杂的零件。。快速成型技技术的加加工方法：：四快速成成型流程：：借助计算机机辅助设计计或实体反反求方法机电集成系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、快速成成型技术的的特点1制造快快速。达到到几小时或或几十小时时一件的速速度。开辟辟了不用刀刀具、模具具生产原型型或零件的的新途径。。加工时间间为传统工工艺的10-30%。2高度柔柔性。快快速成型系系统是真正正的数字化化制造系统统,没有工工装夹具,系统不做做任何改变变和调整即即可完成不不同零件的的加工。3不受零零件形状限限制。由于于是逐层进进行材料堆堆砌成型，，不存在能能否脱模的的问题，零零件制造周周期和制造造成本与零零件的形状状和复杂度度无关,而而只与其净净体积有关关。4可选材料广广泛。可采采用树脂类类、塑料类类原料，纸纸类、石蜡蜡、陶瓷、、纤维等。。5经济效效益突出降低了小比比量生产的的周期和成成本，无刀刀具、夹具具磨损，无无振动、噪噪声、没有有或极少下下脚料、是是较为环保保的制造技技术。同时时减少了对对熟练工人人的需求。。成本为传传统工艺的的20-35%。。六、快速成成型技术的的分类光固化技术术（SLA）层层状实体体制造技术术（LOM）选择性激光光烧结技术术（SLS）熔熔融沉积积制造技术术（FDM）三维喷涂粘粘接技术（（3DP））目前快速成成型技术已已有数十种种方法，，新的工艺艺还在不断断涌现，较较为成熟和和常用的方方法有：（一）光固固化成型技技术（SLA技术））也称称立立体体光光刻刻成成型型，，或或立立体体印印刷刷技技术术，，英英文文名名称称为为StereoLithographyApparatus,简简称称SLA技技术术。。1988年由由美国3DSystems公司推推出第一台商商业化光固化化成型机。光固化成型技技术是最早发发展起来的快快速成型技术术，对其研究究较多，是快快速成型技术术中发展最成成熟、应用最最为广泛的一一种工艺方法法,较高的成成型精度是该该技术得以发发展的有力保保证。SLA所用材材料：液态光敏树脂脂。1光固化成成型的基本原原理和工艺过过程：(1)液槽中中剩满液态光光敏树脂，激激光器发出的的紫外光束在在控制系统的的控制下按零零件的各分层层截面信息在在光敏树脂表表面进行逐点点扫描.(2)被扫描描区域的树脂脂薄层产生光光聚合反应而而固化，形成成零件的一个个薄层。(3)一层固固化后，工作作台下移一个个层厚的距离离，以使在原原先固化好的的树脂表面再再敷上一层新新的液态光敏敏树脂，然后后刮板将粘度度较大的树脂脂液面刮平，，进行下一层层的扫描加工工，新固化的的一层牢固地地粘接在前一一层上，如此此重复直至整整个零件制造造完毕。2光固化技技术（SLA）的特点优点：(1）成型型无需刀具、、夹具等生产产装备；(2）成型精精度高，可成成型精细结构构；

(3））可制作任意意复杂结构零零件；

(4）可制作空空心零件；(5）成型过过程高度自动动化；

(6）材料利利用率100%；不足：1成型过程程中伴随着物物理和化学变变化，制件易易弯曲，需要要支撑。2设备运转转及维护成本本较高。液态树脂和激激光器的价格格较高。3可使用的材材料较少。目目前可用的材材料主要为光光敏树脂。4液态树脂脂具有毒性，，并且需要避避光，选择时时有局限性。。5需要二次固固化.6液态树脂尚尚不如常用的的工业塑料，，一般较脆、、易断裂，不不便机加工。。SLA技术应应用TCL手机造造型---装装配前CAD造型（二）叠(分分）层实体制制造技术（LOM技术术，LaminatedObjectManufacturing）叠(分）层实实体制造技术术是美国Helisys公司于1988年研研制成功。叠层实体制造造技术是按照照CAD分层层模型用激光光束将单面涂涂有热熔胶的的纸、塑料薄薄膜或复合薄薄膜切割成欲欲制轮廓，并并一层一层叠叠加而成所需需原型。LOM技术工工艺过程：：原材料存储及及送进机构将将原材料逐步步送进工作台台的上方，热热粘压机构将将一层层材料料粘合在一起起。激光切割割系统按照计计算机提取的的横截面轮廓廓线，逐一在在工作台上方方的材料上切切割出轮廓线线，并在无轮轮廓区切割成成小方网格以以便在成型之之后能剔除废废料。网格的的大小根据被被成型件的形状状复杂程度选选定，网格越越小，越容易易剔除废料，，但花费的时时间越长，否否则反之。可可升降台支撑撑成型的工件件，并在每层层成型之后，，降低一个材材料厚度（通通常为0.1—0.2mm),以便便送进、粘合合和切割新的的一层材料。。数控控制材材料的送进，，然后粘合、、切割，最终终形成三维工工件原型。叠层实体制造造技术特点优点：1、原型精度度高2、制件能承承受200ººC的高温，，有较高的硬硬度和较好的的力学性能，，可进行各种种切削加工。。3、无须后固固化处理4、无须设计计和制作支撑撑结构5、废料易剥剥离6、可制作尺尺寸的制件7、原材料价价格便宜，制制作成本低叠层实体制造造技术特点缺点：1、不能直接接制作塑料工工件2、工件（特特别是薄壁件件）的抗拉强强度和弹性不不够好。3、工件易吸吸湿，成型后后应尽快进行行表面防潮处处理。4、工件表面面有台阶纹，，其高度等于于材料的厚度度，成型后须须进行表面打打磨。总之，LOM法最适合成成型大中型制制件，具有效效率高、成本本低、速度快快等优点。（三）熔融沉沉积快速成型型技术（FDM）（FusedDepisitionModeling,简称FDM)熔融沉积快速速成型技术是是继光固化成成型和叠层实实体快速成型型工艺后的另另一种应用比比较广泛的快快速成型工艺艺。原理图FDM工艺过过程熔融沉积是将将丝状的热熔熔性材料加热热融化，通过过带有一个微微细喷嘴的喷喷头挤喷出来来。喷头可沿沿X周方向移移动，工作台台沿Y轴方向向移动。如果果热熔性材料料的温度稍高高于固化温度度，而成型部分的的温度稍低于于固化温度，，就能始终保保证热熔性材材料挤喷出喷喷嘴后，随即即与前一层面面熔结在一起起。一个层面面沉积完成后后，工作台按按预定的增量量下降一层的的厚度，再继继续熔喷沉积积，直至完成成整个实体造造型。FDM所用丝丝材：ABS、医学学专用ABSi和MABS（兼具普普通ABS树树脂机械性能能和透明性的的高强度塑料料）塑料丝丝、蜡丝、尼尼龙丝、聚酰酰胺丝或等。。有白、黑、红红、绿、蓝等等颜色。清华大学生物物制造工程研研究所完成制制作一个长在在老鼠背上、、惟妙惟肖的的人耳，这是是利用熔融沉沉积制造技术术制造的聚氨氨酯多孔非降降解耳软骨支支架在老鼠皮皮下撑起的。。这一研究成成果如果得到到临床应用，，可以为众多多的“小耳畸畸形”和外耳耳损伤患者带带来福音。熔融沉积快速速成型技术特特点优点：1、原材料无无毒，设备系系统可在办公公环境中使用用。2、成型速度度快。不需要要SLA中的的刮板加工工工序。3、用蜡成型型的零件原型型，可以直接接用于熔模铸铸造。4、可以成型型任意复杂程程度的零件，，如比较复杂杂的内腔的零零件5、成型中无无化学变化，，之间的翘曲曲变形小6、原材料利利用率高，材材料寿命长。。应用：医学、玩具具、电子、家家电等产品。。熔融沉积快速速成型技术特特点（续）缺点：1、成型件表表面有明显条条纹2、沿成型轴轴垂直方向的的强度比较弱弱3、需要设计计与制作支撑撑结构4、需要对整整个截面进行行扫描涂覆，，成型时间长长5、原材料价价格昂贵（四）选择性性激光烧结技技术（SLS）选择性激光烧烧结工艺（SelectiveLaserSintering，，简称SLS）SLS工艺是是利用粉末材材料（金属、、陶瓷、石蜡蜡、尼龙、玻玻璃、聚碳酸酸酯粉末等））在激光照射射下烧结的原原理，在计算算机控制下层层层堆积成型型。SLS的的原理与SLA十分相似似，主要区别别在于所使用用的材料。SLA所用材材料是液态的的紫外光敏可可凝固树脂，，而SLS则则使用粉末的的材料。选择性激光烧烧结工艺选择性激光烧烧结加工过程程是采用铺粉粉辊将一层粉粉末材料平铺铺在已成型零零件的上表面面，并加热至至恰好低于该该粉末烧结点点的某一温度度，控制系统统控制激光束束按照该层的的截面轮廓在在粉层上扫描描，使粉末的温度度升至熔化点点，进行烧结结并与下面已已形成的部分分实现粘接。。当一层截面面烧结完后，，工作台下降降一个层的厚厚度，铺粉辊辊有在上面铺铺上一层均匀匀密实的粉末末，进行新一一层截面的烧烧结，直到完完成整个模型型。工件取出出后，经过打打磨，便得到到所要求的产产品。选择性激光烧烧结技术特点点优点：1、可采用多多种材料。如如金属、陶瓷瓷、石蜡、尼尼龙、聚碳酸酸脂粉末等2、精度度高3、材料料利用率率高，价价格便宜宜4、无需需支撑结结构缺点：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原原理图23DP原原理图33DP原原理图43DP原原理图53DP原原理图：：3DP原原理图3DP特特点：3DP工工艺与SLS工工艺类似似，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(如如硅胶)将零件件的截面面“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））,供粉粉缸上升升一高度度，阿推推出若干干粉末，，并被铺铺粉辊推推到成型型缸，铺铺平并被被压实。。喷头在在计算机机控制下下，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技术存存在的问问题和发发展趋势势1存在在问题RP技术术仍处于于幼年时时期，多多数快速速成型系系统所制制造的实实体模型型还不能能用于实实际工作作零件，，主要是由由于材料料及成本本的限制制。目前RP技术所所面临临的主要要问题包包括：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快速成成型技术术发展趋趋势：1）喷射射成型技技术更加加受到重重视。原原因在于于材料应应用广泛泛，运行行成本较较低。但但面临的的难题是是喷射速速度较低低。2）分层层方式的的演变。。由传统统的二维维分层开开始向空空间三维维曲面分分层演变变。由平平面向曲曲面演变变。RP制件的的大型化化。生物物医学工工程的应应用。组组织器官官的再造造正成为为快速成成型的热热门研究究课题。。3）特殊殊功能材材料的研研究，如如具有特特定电、、磁学性性能等能能满足实实际需要要的产品品。4）组织织工程材材料快速速成型。。如生物物实体模模型材料料，有初初级体外外模型、、中级植植入体到到高级人人体器官官。第三章快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、样机机概念：：也称手手板或首首板（即即第一个个样板）），早早在七十十年代香香港、台台湾开始始兴起，，因早期期都用手手工制作作为主，，因而得得名““手板””，其实实“首板板”更为为准确，，手板是是在模具具开发前前，根据据产品外外观图纸纸或结构构图纸先先做出的的一个或或几个，，用来检检查外观观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、样机机的作用用：1）直直观展现现设计方方案，便便于外观观评价。。2）提提供设计计验证和和性能测测试，及及时发现现设计中中存在的的缺陷，，降低产产品开发发风险，，最大限限度地减减少模具具制造及及投产时时因配合合失调而而反复变变更带来来的不必必要的损损失。3）可可作为展展览会、、交易会会的实物物产品，，使新新产品在在开模之之前以实实物呈现现给客户户，预测测市场需需求。3、按制制作方法法的样机机分类样机制作作方法RP手板板（RapidPrototype快速速成型方方法完成成，SLA手板板也成激激光手板板）CNC手手板（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播放放机、CD机等等一些有有标志性性的产品品。手板4按按制作所所用材料料是手板板分类用原材料料在CNC上直直接加工工出符合合要求的的样件。。是以ABS等其它它材料整整料经CNC数控控加工铣铣切而成成。主要要设备为为数控铣铣床、精精雕机等等。常用材料料：ABS、、压克力力、POM（（赛钢））、PC、电电木PP，PPS（塑塑料王）），铝合合金，铜铜，镁合合金，石石膏整整料等。。（1））CNC手板制制作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：俗称称压克力力，或有有机玻璃璃。透明明件制作作最佳素素材，可可施以染染色、电电镀、喷喷涂、网网板印刷刷等工艺艺。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等加工工机具进进行模型型等制作作。代木木既具有有较好的的强度、、塑性、、柔韧，，不开裂裂、不变变型，也也不会象象树木一一样有木木纹、雕雕刻时起起毛。CNC手手板特点点：1）CNC加工工速度快快，样件件表面质质量较好好，尤其其是采用用质量高高、密度度好的工工程材料料加工的的样品，，具有无无可比拟拟的强度度和韧性性。经表表面喷涂涂、丝印印和电镀镀工艺以以后，可可与同开开模生产产出来的的产品媲媲美，CNC手手板愈来来愈成为为手板制制造业的的主流。。2））CNC加加工工技技术术适适用用的的材材料料广广泛泛，，以以满满足足不不同同的的产产品品需需求求。。3））价价格格低低廉廉，，经经济济实实惠惠。。雕刻刻机机加加工工样样机机特特点点：：雕刻刻机机其其实实是是一一种种小小刀刀具具快快速速铣铣削削的的数数控控钻钻铣铣床床，，主主轴轴转转速速较较高高，，刀刀具具小小，，可可以以加加工工较较精精细细的的手手板板，，如如加加工工细细小小形形状状、、图图案案、、文文字字等等。。雕刻刻机机加加工工样样件件数控控雕雕刻刻机机有有激光光雕雕刻刻机机和和机机械械雕雕刻刻机机两类类。。从从其其应应用用范范围围来来分分，，可可以以将将其其分分为为广告告雕雕刻刻机机（主主要要用用于于PVC，，压压克克力力雕雕刻刻）），，木工工雕雕刻刻机机（主主要要用用于于竹竹，，木木雕雕刻刻）），，模具具雕雕刻刻机机，玻璃璃雕雕刻刻机机，石头头雕雕刻刻机机等。。可可以以说说，，雕雕刻刻机机的的应应用用范范围围非非常常广广泛泛。。二、、快快速速模模具具成成型型产产品品技技术术（一一））快快速速模模具具概概念念利用用快快速速原原型型作作母母模模来来翻翻制制模模具具，，并并生生产产实实际际材材料料的的产产品品，，便便产产生生了了基基于于快快速速原原型型的的快快速速模模具具制制造造技技术术（（RapidTooling简简称称RT技技术术））。。（二二））、、快快速速模模具具制制造造制制作作样样机机特点点运用用RT技技术术突突出出的的特特点点就就是是显显著著的的经经济济效效益益，，与与传传统统的的模模具具加加工工方方法法相相比比，，费费用用和和周周期期约约降降低低1/3——1/10。。运运用用RT技技术术突突出出的的特特点点就就是是显显著著的的经经济济效效益益，，与与传传统统的的模模具具加加工工方方法法相相比比，，费费用用和和周周期期约约降降低低1/3——1/10。。（三三））快快速速模模具具制制造造方方法法：：直接接制制模模法法、、间间接接制制模模法法。。直接接采采用用RP技技术术制制作作模模具具，，如如SLS技技术术可可直直接接制制作作金金属属模模具具。。（（但但烧烧结结中中材材料料收收缩缩较较大大，，不不易易控控制制，，难难以以快快速速得得到到高高精精度度的的模模具具））。。直接接制制模模法法：：间接接制制模模法法：：软质质模模具具（采采用用软软质质材材料料，，如如硅硅橡橡胶胶、、环环氧氧树树脂脂））。。生生产产制制品品的的数数量量一一般般可可达达50-5000件件，，上上万万件件仍仍需需钢钢制制模模具具硬质质模模具具（采采用用硬硬质质材材料料））1、、硅硅橡橡胶胶制制模模技技术术（（也也称称真真空空复复模模技技术术））1.1基基本本概概念念：：真空空复复模模技技术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硅橡橡胶制模模具与传传统模具具的比较较：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硅硅橡胶胶制模工工艺：原型表面面处理（（原型需需打磨、、防渗、、强化处处理）———制作作型框和和固定模模型———硅胶计计量、真真空脱泡泡——注注入硅胶胶——再再次脱泡泡（时间间更长））——硬硬化（自自行硬化化或加温温硬化））——拆拆除型框框，刀剖剖开模，，取出母母模———清晰硅硅橡胶模模具。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应用用硅橡胶胶模具进进行树脂脂材料注注型生产产。对于批量量不大的的注塑件件生产，，可以采采用RP原型快快速硅橡橡胶模具具，通过过树脂材材料的真真空注型型来实现现，这样样能缩短短产品的的制造周周期，降降低成本本，提高高效率。。工艺流程程如下：清洗硅胶胶——喷喷离型剂剂——组组合胶模模——树树脂计量量——脱脱泡混合合——真真空注型型——硬硬化———取件———完成成1.4硅硅橡橡胶模具具的特点点：1）硅硅橡胶具具有良好好的仿真真性、强强度和极极低的收收缩率。。用该材材料制作作模具，，简单易易行，无无需特殊殊技术和和设备，，只需数数小时在在室温下下即可完完成。2）硅硅橡胶模模具可重重复使用用。3）能能保持制制件原型型和产品品一定的的精密公公差，免免去铣削削和打磨磨工序。。4）能能直接加加工形状状复杂的的零件，，由于模模具弹性性好，对对凹凸部部分也可可直接脱脱模。且且脱模容容易。5）大大大缩短短模具制制作周期期。模具具修改也也方便。。4硅橡橡胶模具具的应用用：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技术原原型快速速翻制硅硅橡胶模模具，通通过树脂脂材料的的真空注注型来实实现，能能够显著著缩短制制造时间间，降低低成本，，提高效效益。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件以以上。1.5经经济型型硅橡胶胶模具制制作：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—分分型处理理—贴粘粘土或橡橡皮泥——配石膏膏浆—石石膏造型型—去粘粘土—浇浇注硅橡橡胶—修修型—试试制产品品（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。制模工艺简简单，容易易掌握，周周期短，费费用低，周周期和费用用可降低约约60%2电弧喷喷涂快速制制模工艺流流程图：3电弧喷喷涂模具结结构图树脂砂、环环氧树脂、、低熔点合合金（铋锡锡合金)（锌、铝、、铜合金等等）4电弧喷喷涂快速制制模技术特特点：1、无论原原模的材料料是金属、、木材或塑塑料制品，，所得到的的模具型腔腔线条轮廓廓清晰，外外形尺寸不不变。2、制模效效率高，大大大缩短制制模周期。。3、尺寸大大小不受限限制。4、使塑料料生产线能能迅速更改改产品的品品种。5、设备投投资小，经经济效益好好，随着加加工时间的的增加，用用此方法加加工模具的的成本越显显著。同其其它方法相相比，成本本可节省2—20倍倍。5应用电弧喷涂快快速制模技技术特别适适用于小批批量多品种种的生产，，尤其在市市场竞争激激烈的情况况下，电弧弧喷涂快速速制模技术术为产品更更新换代提提供了一个个全新的制制模方法和和途径。电弧喷涂制制模可广泛泛用于塑料料加工中的的注塑、吹吹塑成型、、结构发泡泡等生产工工艺，如汽汽车配件、、家具、隔隔热材料等等。結構法泡件件三环氧树树脂快速模模具技术第四章逆逆向工程程技术（也称反求工工程技术，，ＲｅｖｅｅｒｓｅＥＥｎｇｇｉｎｅｅｅｒｉｎｇｇ，简称RE技术）一、逆向工工程基本概概念逆向工程是是将实物转转变为CAD模型相相关的数字字化技术、、几何模型型重建技术术和产品制制造技术的的总称.是是将已有产产品或实物物模型转化化为工程设设计模型和和概念模型型，在此基基础上对已已有产品进进行解剖、、深化和再再创造的过过程。逆向工程流流程图：实物或模型型——数据据采集———CAD模模型重构———产品正向工程流流程图：概念设计———CAD模型———产品传至一般的的ＣＡＤ/ＣＡＭ系系统,加加工所需的的模具,或或者送到快快速成型机机(ＲＰ)将样品制制作出来。。现有样品3Ｄ数字化化测量仪器器准确、快快速地量取取其轮廓坐坐标。三维ＣＡＤＤ曲面重构构、编辑、、修改逆向工程步步骤：正向工程是根据产品品的功能和和用途首先先进行概念念设计,然然后通过ＣＣＡＤ输出出产品的设设计图纸,编制ＮＣＣ代码并输输入ＣＮＣＣ加工设备备进行产品品加工或者者通过快速速成型机制制作样品。。逆向工程则是从一已已经存在的的零件或产产品模型入入手,首先先对其进行行数字化测测量,得到到它的轮廓廓坐标值,然后通过过三维ＣＡＡＤ曲面重重构得到其其三维ＣＡＡＤ模型，，由ＣＮＣＣ加工设备备或快速成成型机进行行加工。二、逆向工工程的应用用新零件的设设计，主要要用于产品品的改型或或仿型开发发。（2）设计计师利用油油泥、黏土土和木头等等材料制作作的模型，，可以引入入逆向工程程技术，快快速建立三三维CAD模型，方方便评价产产品外形美美学效果。。（3）很多物品难难以用基本本几何来表表现与定义义，如流线线型产品、、艺术浮雕雕及不规则则线条等，，如果利用用通用CAD软件，，以正向设设计的方式式来重建这这些物体的的CAD模模型，在功功能、速度度及精度方方面都将异异常困难。。这种场合合下，必须须引入逆向向工程，以以加速产品品设计，降降低开发的的难度。（4）逆向向工程也广广泛用于修修复破损的的文物、艺艺术品、或或缺乏供应应的损坏零零件等。（5）以使使用者的身身体为原始始设计依据据的制造，，（如头盔盔、人体原原型等）。。（6）其它它应用，如如医学上的的骨头、假假肢制造等等）。1数据测量：又称产品品表面数字字化，是指指通过规特特定的测量量设备和测测量方法，，将物体的表表面形状转转换为离散散的几何点点坐标数据据，再进行行复杂曲面面的建模、评价、改改进和制造造，因而高高效、高精精度地实现现样件表面面的数据采采集，是逆逆向工程实实现的基本本，是不可可缺少的步步骤。三、逆向向工程测量量系统2数据测测量方法分分类：

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量量3接解式式测量在接触式测测量方法中中，三坐标标测量机是是应用最广广泛的一种种测量设备备。接解式测量量(触发式测头头特点)：：触发式测测头积较小小，适于测测量空间狭狭小的部位位；坚固耐耐用；使用用及维修成成本较低。。扫描式测头头的特点：：扫描式测测头能高速速采集数据据，能准确确描述形状状、轮廓；；高密度采采点保证了了良好的重重复性、再再现性。接触式测量量（便携式式）便携式三坐坐标测量机机提供便携式式三坐标测测量机（一)接触触式测量在反求工程程中,传统统的测量方方法是采用用接触式测测量。而三三坐标测量量机是接触触式测量方方法中应用用最广泛的的一种测量量设备。1三坐标标测量机原原理：将被测物体体置于三坐坐标机的测测量空间，，可获得被被测物体上上各测点的的坐标位置置，根据这这些点的空空间坐标值值，经计算算可求出被被测的几何何尺寸、形形状和位置置。2接触式式测量的特特点优点：（1）接接触式探头头发展已有有几十年，，其机械结结构及电子子系统已相相当成熟，，有较高的的准确性和和可靠性。。三坐标测量量机优点：（2）接触触式测量的的探头直接接接触工件件表面，与与工件表面面的反射特特性、颜色色及曲率关关系不大。。优点：（3）被测测物体固定定在三坐标标测量机上上，并配合合测量软件件，可快速速准确地测测量出物体体的基本几几何形状。。缺点：（1）接触触式触发探探头是以逐逐点方式进进行测量的的，测量速速度慢。（2）易于于划伤被测测零件表面面,对某些些测头不能能触及的表表面无法测测量等。（3）为测测量基准点点而使用特特殊的夹具具，会导致致较高的测测量费用，，且不同形形状的产品品要求不同同的夹具，，成本大大大增加。（4）对三三维曲面的的测量，因因传统接触触式触发探探头是感应应元件，测测得的数据据是探头的的球心位置置，要测得得物体真实实外形，则则需要对探探头半径进进行补偿，，可能会导导致误差修修正的问题题。三坐标测量量机的测头头：触头分机械械式、光学学式、电气气式。机械式触头头触发式触头头：主要测量尺尺寸、间距距、位置，，特别适用用于离散点点的测量，，和狭小空空间的部位位。不强调调形状误差差。扫描式触头头：可高速采采集数据，，能精确描描述形状、、轮廓；对对于未知曲曲面的扫描描具有优势势双功能(复复合式)探探头三坐标标测量机接触式测量量+影象非非接触式测测量影象非接触触式测量：提高了测测量机的应应用，使过过去用非接接触测量的的工作得以以完成，一一些诸如印印刷线路板板、触发器器、垫片或或直径小于于0.1mm的小孔孔得以测量量。操作者者可将检测测工件表面面放大50倍以上，，采用标准准或可变换换的镜头实实现细小工工件的测量量。多感应触头头坐标测量量仪可配置：触发式扫描式（测测量式）激光触头（特别适合合于小孔测测量）：2D平面尺尺寸可采用用非接触式式(CCD)影像作作快速测量量.（二）非接接解式测量量1非接解式测测量原理：非接触式式设备是利利用某种与与物体表面面发生相互互作用的物物理现象，，如光、电电磁等，来来获取物体体表面的三三维坐标信信息。在非接解式式测量中，，以应用光光学原理发发展起来的的测量方法法应用最为为广泛。由由于非接触触式测量的的测量迅速速，且不与与工件接触触，因而对对于柔软质质地的零件件也能测量量等优点，，越来越受受到重视。。2非接接解式测量量分类：非接解式按按其原理不不同，又可可分为光学学式和非光光学式。其中光学式式应用最为为广泛应用用的有激光光三角形法法和结构光光法。其它测量还还有CT测测量法，MRI测量量法，超声声波法和层层析法等。。非接触式测测量激光扫描仪仪3非接触触式测量的的特点优点：1、不必考考虑探头的的半径补偿偿.2、测量速速度比接触触式测量快快.3、软物体体、薄物体体、不可接接触的高精精密件均可可测量等.非接触式测测量缺点：：1、测量精精度较低。。2、由于大大多是接收收物体表面面的反射光光或散射光光，易受工工件表面的的颜色、斜斜率等的影影响。3、物体表表面粗糙度度会影响测测量结果等等.数据读取———点云预预处理（对对齐多视点点点云，去去除噪声点点、点云分分块）———三维模型型重构。逆向工程步步骤：拼合扫描数数据，获得得最佳效果果。对多边形进进行清扫、、编辑和优优化。1）激光三三角法扫描描原理：利用用规则几何何图形的激激光，投影影到被测量量表面上，，形成的反反射光点的的像被安置置在某一空空间位置的的图象传感感器吸收，，根据光点点在物体上上的偏移，，由三角几几何原理即即可测量出出被测物体体的空间坐坐标。激光三角法法扫描特点点拥有精度和和速度的特特点，测量量精度可达达0.01mm,采采样速度可可达每秒数数万点，是是应用广泛泛的逆向测测量方法。。激光三维扫扫描2）结构光光法扫描原理：把一定模式式的光源投投影到被测测表面，受受被测表面面高度的限限制，光栅栅影线发生生变形，利利用两个镜镜头获取不不同角度的的图象，通通过解调变变形光栅影影线，就可可以得到被被测表面的的整幅图象象上象素的的三维坐标标。结构构光光法法扫扫描描特特点点：：优点点：结结构构光光法法扫扫描描的的测测量量范范围围大大，，速速度度快快、、成成本本低低、、设设备备携携带带方方便便、、受受环环境境影影响响小小,易易以以操操作作。。被被认认为为是是目目前前三三维维形形状状测测量量中中最最好好的的方方法法之之一一。。缺点：：精度较较低，，只能能测表表面曲曲率变变化不不大、、较平平坦的的的形形体。。对于于表面面变化化剧烈烈的物物体，，在陡陡峭处处往往往会发发生相相位突突变，，测量量精度度大大大降低低。工件本本身的的表面面色泽泽、粗粗糙度度也会会影响响测量量精度度，为为提高高精度度，需需对被被测表表面涂涂上““反差差增强强剂””或喷喷漆处处理，，以减减少误误差。。结构光光法扫扫描的的应用用特别适适于大大型工工件的的快速速测量量，广广泛应应用于于汽车车、航航空、、艺术术品等等领域域。3）工工业CT法法扫描描原理：：它是是用X射线线对物物体进进行断断层截截面扫扫描，，以X射线线的衰衰减系系数为为依据据，重重建断断层截截面图图象，，根据据不同同位置置的断断层图图象可可建立立物体体的三三维信信息。。原理：：是利用用照相相机技技术来来获取取某些些特征征的标标志点点的三三维坐坐标位位置。。是根据据全球球卫星星定位位原理理而开开发的的：即即如果果在空空间的的三个个（或或三个个以上上）不不同位位置可可以看看到同同一个个点，，那么么该点点就是是可以以计算算出空空间位位置坐坐标值值的点点。优点：工业CT是是目前前最先先进的的非接接触测测量方方法，，它可可以在在不破破坏零零件的的情况况下，，准确确地对对物体体的内内部形形状、、壁厚厚，尤尤其是是零件件内部部结构构进行行测量量，且且对零零件的的材料料没有有限制制。工业CT法法扫描描特点点：缺点：：获取数数据时时间长长，重重建图图形计计算量量大，，设备备造价价高。。4）其其它扫扫描法法：核磁共共振法法：用用磁场场来标标定人人体某某层面面的位位置，，后用用射频频脉冲冲系列列照射射，经经过处处理转转化为为信号号显示示。。造造价昂昂贵，，且对对非生生物材材料不不适用用。超声波波法：：当超声声波到到达物物体是是发生生回波波反射射，通通过测测量回回波与与零点点脉冲冲的距距离获获得物物体形形状．．精度度较低低，测测量速速度较较慢，，受材材料限限制较较大。。层析法法：为破坏坏性测测量．．将待待测物物体用用专用用树脂脂材料料封装装，树树脂固固化后后，将将其装装夹在在铣床床上，，进行行微进进刀量量铣削削，再再对铣铣削截截面进进行数数据采采样，，最后后由各各个截截面组组成物物体的的三维维数据据．第四章章现现代产产品常常用的的表面面装饰饰工艺艺一丝丝印印1丝丝网印印刷：被称称为万万能印印刷，，现代代丝网网印刷刷技术术，是是利用用感光光材料料通过过照相相制版版的方方法制制作丝丝网印印版(使丝丝网印印版上上图文文部分分的丝丝网孔孔为通通孔，，而非非图文文部分分的丝丝网孔孔被堵堵住)。印刷时时通过过刮板板的挤挤压，，使油油墨通通过图图文部部分的的网孔孔转移移到承承印物物上，，形成成与原原稿一一样的的图文文。多色图图文需需多个个网板板，套套印。。2丝丝印印的工工艺过过程：：设计图图—出出菲林林(Film——晒板板—印印花——烘干干在曲面面上印印刷：印刷刷网板板与承承印物物做纯纯滚动动，刮刮板静静止。。在产品品表面面上印印上不不同的的LOGO。根根据配配色方方案的的要求求，调调好油油墨后后放在在丝印印机的的网板板上，，将网网板压压在产产品上上，用用刮刀刀将油油漆刮刮过网网板。。（人人工或或机器器）手工丝丝网印印刷工工艺3丝丝网印印刷的的特点点：1）不不受承承印物物大小小和形形状的的限制制。一一般在在平面面上进进行较较多，，也能能在特特殊形形状的的型物物上及及凹凸凸面上上进行行印刷刷，曲曲面印印刷时时，需需根据据承印印物的的形状状设计计制造造专用用网框框和承承印物物的支支承装装置，，以保保证印印刷精精度。。2）版面柔柔软印印压小小。丝网网印版版柔软软而富富有弹弹性，，印压压小，，所以以不仅仅能在在纸张张、纺纺织品品等柔柔软的的承印印物上上进行行印刷刷，而而且能能在加加压容容易损损坏的的玻璃璃．陶陶瓷器器皿上上进行行印刷刷。可印物物件有有：软软硬塑塑料，，五金金，木木器，，纸类类，玻玻璃，，陶瓷瓷等。。丝网印印刷的的特点点3）墨墨层厚厚覆盖盖力强强。丝丝网印印刷的的油墨墨厚度度可达达30～100μm，因因此，，油墨墨的遮遮盖力力特别别强，，可在在全黑黑的纸纸上作作纯白白印刷刷。丝丝网网印刷刷的墨墨层厚厚，印印刷的的图文文立体体感强强，是是其它它印刷刷方式式无可可比较较拟的的。4）耐耐光性性能强强。丝网印印刷的的特点点二移移印印（较小小面积积的印印刷））1移印：指的的是承承印物物为不不