先进制造技术报告

模具先进制造技术的应用机械工程系2007年4月报告提纲先进制造技术介绍逆向工程快速成型精密检测2007年4月浙江大学现代制造工程研究所一、先进制造技术介绍先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的科技成果，并将其综合应用于制造行业的产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等的制造全过程，以实现优质、精良、快速、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术群的总称。

制造技术+信息技术+管理科学+有关科学技术2007年4月浙江大学现代制造工程研究所先进制造技术发展趋势个性化、大批量加工精度操作尺寸物理特性几何形体物理性能市场响应生产重组优化配置高效、低耗无污染“精确化”“极限化”

“快、省”

“效、绿”

制造产品：制造过程：先进制造技术发展趋势2007年4月浙江大学现代制造工程研究所制造方法：

“数字化”

数字化设计数字化控制数字化管理先进制造技术发展趋势“自动化”“集成化”“网络化”“智能化”立足之本是高素质人才2007年4月浙江大学现代制造工程研究所产品制造过程及先进制造技术应用产品设计正向设计逆向设计产品制样手工出样快速原形产品制造传统加工CNC加工质量控制传统检测先进检测产品制造过程及技术应用2007年4月浙江大学现代制造工程研究所逆向工程技术概念:产品功能描述产品概念设计CAD模型产品/实物/模型数据采集反求CAD建模1、逆向工程技术正向设计逆向设计概念→CAD

(艰难)实物→CAD

(容易)2007年4月浙江大学现代制造工程研究所发展历史及应用情况

自古以来，模仿创新促进了人类社会的进步：

“飞鸟”→“飞机”“鲸”→“潜艇”……60年代末，日本将逆向工程技术应用于制造业：

引进-国产化-改进出口-占领国际市场20世纪90年代，逆向工程技术开始在各国工业界大量应用。1-1、逆向工程技术2007年4月浙江大学现代制造工程研究所我国制造业的应用情况重庆市建有“汽车摩托车反求技术中心”,温州市建有“产品创新设计与快速制造技术服务中心”……广东、浙江出现了数千家专业的产品设计服务公司……海尔、台湾明基、联想、一汽模具等大批制造企业建有产品创新开发中心……我国“模具十一五”把逆向工程作为重点发展技术。1-1、逆向工程技术2007年4月浙江大学现代制造工程研究所日本人算过的一笔帐：一项符合专利要求的机器的发明，从设计、试制到批量生产约需5-7年;而引进外国制造技术专利，从消化吸收到投产只需2年半时间。据统计,各国70%以上的技术源于国外,逆向工程作为掌握技术的一种手段,可使产品研制周期缩短40%以上,极大提高了生产率。

1-1、逆向工程技术2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑴手绘图1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑵效果图1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑶制作油泥模型

1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑷设计师对模型修改1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑸采集点云数据1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑹曲面构建1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑺造型设计装配

1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑻装配后的效果

1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑼制作样车1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑽风洞实验1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑾模拟碰撞实验1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所⑿路试1-2、逆向工程技术（实例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所1-3、逆向工程技术数据采集方法数据采集方法1——接触式扫描2007年4月浙江大学现代制造工程研究所1-3、逆向工程技术数据采集方法数据采集方法2——非接触式（激光扫描）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所1-3、逆向工程技术数据采集方法数据采集方法3——非接触式（CCD投影扫描）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所1-3、逆向工程技术数据采集方法数据采集方法4——线激光快速扫描2007年4月浙江大学现代制造工程研究所两种不同数据采集方式优缺点比较项目接触式探针扫描非接触式激光扫描扫描准备需在工件上预设测量点只要确定扫描范围被测工件非柔性工件柔性+非柔性物体扫描数据数据量少，需多次扫描一次扫描，数据量大扫描精度高，一般≤0.005mm低，一般≥±0.03mm扫描效率慢快逆向使用通常用于结构件、使用少范围广、使用较多1-3、逆向工程技术数据采集方法2007年4月浙江大学现代制造工程研究所技术优势快速设计：快速复制：从产品实物快速获取产品CAD模型。改良创新：在原有产品CAD模型上进行改良，实现快速二次开发。作为正向设计的有益补充，贯穿于整个产品的开发过程。提高创新能力的有效途径：1-5、逆向工程技术优势获取优秀产品信息观察、剖析二次开发原创设计→→→“为什么要这样做”积累经验“应该怎样做”2007年4月浙江大学现代制造工程研究所汽车、摩托车动力零件模具产品开发家电制品医疗器材、运动器械、特种服装工艺品、卡通……1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所

汽车、摩托车制造1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所汽车、摩托车制造1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所新型汽车设计(概念型产品)1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所产品的开发与模具生产、工业设计1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所通用电器和家电行业1-6、逆向工程技术应用领域逆向工程技术可以协助工业产品设计师进行产品的创新开发。通用电器和家电行业更新频繁,外形设计是这类产品市场竞争的重要因素。2007年4月浙江大学现代制造工程研究所

医疗器材、工艺品、卡通动画1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所人体工学/人体曲线产品设计1-6、逆向工程技术应用领域2007年4月浙江大学现代制造工程研究所概念

快速成形技术（简称RP）：

是将产品CAD模形通过分层处理，快速重塑产品样品的过程，它在产品的试制开发中得到了广泛应用。

CAD数字模型→物理模型（样品）

2、快速成型技术概念2007年4月浙江大学现代制造工程研究所2-1、快速成型技术发展历史发展历史：八十年代末起源于美国;日本、欧洲政府大量资金资助，发展很快；1992年RP的服务中心仅42个，1996年已达到284个；截止1996年底的统计,全世界安装了1400台以上；1998年RP的直接收入达到10亿美元;1993年～1995年年增长率40%以上；我国约在1991年ＲＰ研究起步，发展迅速。2007年4月浙江大学现代制造工程研究所成形工艺光固化（简称：SLA或AURO）：

材料：液态光敏树脂

原理：光聚合工作原理

优缺点：精度较高、表面效果好，但运行费用高，强度低，无法进行装配。

粉末烧结（简称：SLS或SLS）：

材料：粉末

原理：激光照射下烧结的原理

优缺点：零件制作速度快，但精度较低，后处理工艺复杂。2-2、快速成形工艺2007年4月浙江大学现代制造工程研究所分层实体（简称：LOM或SSM）：

材料：纸、塑料薄膜等薄片

原理：层层涂覆热熔胶、堆积成型。

优缺点：材料品种使用纸材，不能装配，不适宜做薄壁原型，受湿度影响容易变形，此工艺已基本淘汰。

熔融挤压（简称：FDM或MEM）：

材料：ABS丝

原理：热熔、挤压、层层堆积成型。

优缺点：运行成本较低，精度较高，成形样件强度好，易于装配，可进行消失模铸造，表面质量较好。但制作大型零件时造型速度略慢。

2-2、快速成形工艺2007年4月浙江大学现代制造工程研究所2-3、成形典型工艺及运行成本对比2007年4月浙江大学现代制造工程研究所2-4、熔融挤压成型技术原理2007年4月浙江大学现代制造工程研究所概念型汽车2-5、快速成型技术应用实例2007年4月浙江大学现代制造工程研究所汽车零部件2-5、快速成型技术应用实例汽车音像面板汽车进气口汽车门把手2007年4月浙江大学现代制造工程研究所2-5、快速成型技术应用实例轿车模形2007年4月浙江大学现代制造工程研究所各种涡轮叶片2-5、快速成型技术应用实例2007年4月浙江大学现代制造工程研究所铸造领域2-5、快速成型技术应用实例2007年4月浙江大学现代制造工程研究所2-5、快速成型技术应用实例通讯配件等CD盒2007年4月浙江大学现代制造工程研究所家庭制品（吸尘器/电吹风）2-5、快速成型技术应用实例2007年4月浙江大学现代制造工程研究所动漫卡通2-5、快速成型技术应用实例对话机器人2007年4月浙江大学现代制造工程研究所快速成型技术优势：大大缩短了产品开发、试制的周期；降低了直接开模存在的风险；提高了成品率。2-6、快速成型技术优势

Ｐｒａｔｔ＆Ｗｈｉｔｎｅｙ实验室于1994年制造了2000个铸件,按常规的方法约需700万美元,而ＲＰＴ方法只用60万美元～70万美元,生产时间节约了70%～90%。2007年4月浙江大学现代制造工程研究所3-1、产品精度常规测量方法产品精度常规测量方法：是指用传统测量工具（如千分表、量块、卡尺等）进行的测量，测量简单的零件形状、尺寸。测量工具本身精度不高，人为误差较大；工具量程小、被测工件尺寸、形状受到限制；许多形状较复杂的测量任务(如曲面)难以实现；且占用机时较长。2007年4月浙江大学现代制造工程研究所3-1、传统测量工具及手段2007年4月浙江大学现代制造工程研究所

随着计算机软件和硬件的不断发展，CAD/CAM技术为自由曲面产品的设计和制造提供了越来越大的支持。自由曲面是一种极难定义和加工的几何元素。不像一般规则的几何元素，能用有限参数给出精确定义，所以，对其加工精度的检验变得较为复杂。精密检测技术是以精密机械为基础综合应用光学、电子技术、传感技术、计算机技术等多项先进技术组成的测量仪器，能完成各种复杂几何元素的测量工作，精度可到μ级以上，操作快速，现以大量应用于企业的生产与制造。3-2、产品精密检测技术2007年4月浙江大学现代制造工程研究所1950年至2000年50年内约提升两个数量级平均每8年加工误差缩小一半超精密加工精度0.005μm我国情况一般加工精度<0.01mm平均每12年加工误差缩小一半增长速度比国外低50%，约落后15～20年3-3、产品加工精度提升的趋势2007年4月浙江大学现代制造工程研究所

产品精度先进测量方法：

三坐标测量是当代普遍应用的精密的形状和尺寸检测技术，是现代制造业、模具工业、产品设计等行业逐步走上核心技术自主研发和质量保证的重要手段，属于先进的产品质量检测方法。

3-4、产品精度先进测量方法2007年4月浙江大学现代制造工程研究所发展历史1956年，英国Ferranti公司开发了第一台三坐标测量机。3-5、三坐标检测技术发展历史世界上第一个触发测头2007年4月浙江大学现代制造工程研究所1992年全球拥有三坐标测量机46100台，年销售增长率在7%-25%左右；

发达国家拥有量高，在欧美、日韩每6-7台机床配备一台三坐标测量机；3-5、三坐标检测技术发展历史我国三坐标测量机生产始于20世纪70年代，年增长率在20%以上；

目前，三坐标检测技术被广泛应用在汽车、家电、电子、模具等制造领域。2007年4月浙江大学现代制造工程研究所三坐标检测流程3-6、三坐标检测流程产品+图纸工件装夹、测头校正、建立坐标手动测量元素、形位公差测量公差评价、检测报告产品产品+3D模型CNC测量高精度、高柔性、优异的数字化2007年4月浙江大学现代制造工程研究所精密测量：自动／手动操作3-7、三坐标检测技术操作演示2007年4月浙江大学现代制造工程研究所精密测量：全自动3-7、三坐标检测技术操作演示2007年4月浙江大学现代制造工程研究所3-8、三坐标测量元素（例）点2007年4月浙江大学现代制造工程研究所平面3-8、三坐标测量元素（例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所圆3-8、三坐标测量元素（例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所球3-8、三坐标测量元素（例）2007年4月浙江大学现代制造工程研究所圆柱3-