大连理_．大学]二糕颈士学覆论文 內容摘要 本文首先介绍了快滤成型技术的国内外发展现状、快速成型的应用技术 敬戏登方式、戏鍪特点移瘟麓获凌撩毒立露光圈纯(SLA>、选擇瞧 的几种主要成型方式，井对它们的成型原理进行了简要介绍研究了 浚速成羹技术在毅产瑟开发、铸遥投术纛攘其毒l透方嚣戆废蠢l。浹速 成型技术改变了传统的产品开发模式可以为设计者提供产品样件， 缩短设计周期加快新产品的开发进度，为决策者提供篮观性；赽遴 藏鍪技豢逐遴摇供移型铸造、嬉骥铸造、实型铸造用魏各静模搀包 括树脂模、层压模、熔模和消失模释，还可采用直接制壳铸造法矗接 制造熔模铸造用的压型、金属型、联铸型、注辍模甚至嶷接制造小 撬燕铸学，分绍了港获躐鍪技术奁石膏登精密镑造上戆瘟掰窝基於选 择性激光烧结技术的快速铸造技术快速成型的应用技术与铸造工艺的有帆 结合，开创了快速制造金属零件的新阶段对用离新技术敬造传统的 锋逡工鲎，镶箕嚣貔涣然一薪增强铸造雩亍lE的竞象能力：抉速成型 技术为母模的制造提供了一条快速、经济、可行的技术途徑，讨论了 利用快速成型的应用技术制造模具的一般工艺方法探讨了将快速成型的应用技术 与金疆龟弧唆镀技术结合筵亲快速黝造金属摟其闽题，良及快速成謦 技术与精密铸造技术相结合的模具制造工艺溅于快速成型的应用制造的快 速模具技术，集成了快遮成型制造麓薪技术和传统技术发挥各自优 势，己成为产品快速更新换代和蓊产品开发及中、小批蛩生产的有效 手段之一预测了快速成型的应用技術的发展趋势，指出随着搜术的不断进 步期工业的发展快速成型的应用技术将发撂越来越蘩要熬作用。 关键词：快速成型的应用投术噺产晶开发，铸造模具 夫连理工大学工穰颈士学经论文 Abstract Inthe current of athomeand

目前RP技术的发展水平而言，在国内主要昰应用于新产品（包括产品的更新换代）开发的设计验证和模拟样品的试制上即完成从产品的概念设计（或改型设计）--造型设计--结构设計--基本功能评估--模拟样件试制这段开发过程。对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚至将产品小批量组装先行投放市场达到投石问路的目的。

    （1）新产品开发过程中的设计验证与功能验证RP技术可快速地将产品设计的模型转换成物理实物模型，这样可以方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性发现设计中的问题可及时修改。如果用传统方法需要完成绘图、工艺设计、工装等多个环节，周期长、费用高如果不进行设计验證而直接投产，则一旦存在设计失误将会造成极大的损失。

（2）可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传对有限空间的复杂系統，如汽车、卫星、导弹的可制造性和可装配性用RP方法进行检验和设计将大大降低此类系统的设计制造难度。对于难以确定的复杂零件可以用RP，技进行试生产以确定最佳的合理的工艺此外，RP原型还是产品从设计到商品化各个环节中进行交流的有效手段比如为客户提供产品样件，进行市场宣传等快速成型的应用技术已成为并行工程和敏捷制造的一种技术途径。

    （3）单件、小批量和特殊复杂零件的直接生产对于高分子材料的零部件，可用高强度的工程塑料直接快速成型的应用满足使用要求;对于复杂金属零件，可通过快速铸造或直接金属件成型获得该项应用对航空、航天及国防工业有特殊意义。

    （4）快速制造通过各种转换技术将RP原型转换成各种快速模具，如低熔点合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模等进行中小批量零件的生产，满足产品更新换代快、批量越来越小的发展趋势快速成型的應用应用的领域几乎包括了制造领域的各个行业，在医疗、人体工程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用

    快速成型的应用技术嘚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：各种家电产品嘚外形与结构设计，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

    航涳、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。
    轻工业：各种产品的设计、验证、装配市场宣傳，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。

    总之快速成型的应用技术的发展是近20年来制造领域的突破性进展，它不仅在制造原理上与传统方法迥然不同更重要的是在目前产业策略以市场响应速度为第一的状况下，RP技术可以缩短产品开發周期降低开发成本，提高企业的竞争力下面通过一些事例，说明该项技术在产品开发过程中起的作用

1.设计验证：用于新产品外观設计玲证和结构设计验证，找出设计缺陷完善产品设计。在现代产品设计中设计手段日趋先进，计算机辅助设计使得产品设计快捷、矗观但由于软件和硬件的局限，设计人员仍无法直观地评价所设计产品的效果和结构的合理性以及生产工艺的可行性快速成型的应用技术为设计人员迅速得到产品样品，直观评判产品提供了先进的技术手段我公司为某摩托车生产厂新型250摩托车制作的覆盖件样件，包括油箱、前后挡板、车座和侧盖等共13件采用AFS成型技术，仅用12天就完成了全部制作设计人员将样件装在车体上，经过认真评价和反复比较对产品的外观做了重新修改，达到了理想状态这一验证过程，使设计更趋完美避免了盲目投产造成的浪费。

2．装配验证：制出样品實件进行装配实验。天津某公司委托我方加工传真机外壳及电话用户不仅要进行外观评价，而且要将传真机的内部部件装入样件中進行装配实验和结构评价。该公司首先选择传统加工方法分块加工，手工粘结仅加工一套电话听筒就耗资肆仟元，耗时20天预计制作傳真机样品需2个月，费用为2~5万元我公司用快速成型的应用技术，仅用15天就将该产品一套共六件交给委托方用户在装配实验中发现了7处裝配干涉和结构不合理处。将前后两种方法相比传真机BABS塑料组装样件传统加工方法工序繁多，手工拼接费时、费力材料浪费大、加工周期长。对复杂的结构和曲面加工粗糙，尺寸精度低制作的实物模型与设计模型之间不能建立一一对应的关系，因而在装配实验中很難检查出设计错误而自动成型法，高度自动化一次成型，周期短精度高，与设计模型之间具有一一对应的关系更适合样品组装件嘚生产和制造。

3．功能验证：我公司为某摩托车厂制作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擬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呆用铸造成型。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木上都是难以接受的。我們采用选区激光烧结技术以精铸熔模材料为成型材料，在上仅用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

4．快速铸造：在特别是航空、航天、国防、汽车等重点行业，共基础的核心部件一般均为金属零件而且相当多的金属零件是非对称性的、有不规则曲面或结构复杂而内部又含有精细结构的零件。这些零件的生产常采用铸造或解体加工的方法在铸造生产中，模板、芯盒、压蜡型、压铸模的制造往往是用机加工的方法来完成的有时还需要钳工进行修整，不仅周期长、耗资大而且从到加工制造是一个多环节的复杂过程，咯有失误就会导致全部返工特别是对一些形状复杂的铸件，洳叶片、叶轮、发动机缸体、缸盖等模具的制造是一个难度更大的问题，即使使用数控加工中心等昂贵的设备在加工技术与工艺可行性方面仍有很大困难。可以设想如果遇到此类零件的试制或小批量生产，其制造周期、成本及风险是相当大的

    激光快速成型的应用技術已被证明是解决小批量复杂零件制造的非常有效的手段。迄今为止我们己通过激光快速成型的应用成功地生产了包括叶铃、叶片、发動机转子、泵体、发动机缸体、缸盖等千余仕扫盘钻件 我们将快速成型的应用与铸造工艺的结合称为快速铸造工艺。图5给出了快速铸造工藝与传统铸造工艺的比较由于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6是采用快速铸造方法生产的燃气二动机S段，零件直径80Omm高410m们，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，快速成型的应用铸造熔模7天(分6段組合)拼装、组合、铸造10天，费用每件不超过2万(共6件)用快速成型的应用方法生产的新型坦克增压器的铸造熔模，我们用5天时间就完成了37件蜡模的生产使整个试制任务比原计划提前了3个月。

5．翻模成型：实际应用上很多产品必须通过模具才能加工出来。用成型机先制作絀产品样件再翻制模具是一种既省时又节省费用的方法。发动机泵壳原型件产品用传统机加工方法很难加工必须通过模具成型。据估算开模时间要8个月，费用至少30万如果产品设计有误，整套模具就全部报废我们用快速成型的应用法为该产品制作了塑料样件，作为模具母模用于翻制硅胶模将该母模固定于铝标准模框中，浇入配好的硅橡胶静置12·20小时，硅橡胶完全固化打开模框，取出硅橡胶用刀沿预定分型线划开将母模取出，用于浇铸泵壳蜡型的硅胶模即翻制成功通过该模制出蜡型，经过涂壳、焙烧、失蜡、加压浇铸、喷砂一件合格的泵壳铸件在短短的两个月内制造出来，经过必要的机加工即可装机运行，使整个试制周期比传统方法缩短了三分之二費用节省了四分之三。

    6．样品制作：制造产品替代品用于展示新产品，进行市场宣传如通讯、家电及建筑模型制作等。

7．工艺和材料驗证：快速制作各种蜡模用于精铸新工艺和新型材料的摸索、验证以及新产品制造所需辅助工具及部件的试验。近无余量精铸叶片的实驗品首先按不同收缩率用成型机一次制作几个叶片蜡模，然后涂壳、编号、失蜡铸造将所得叶片铸件进行测量，反复几次即可确定不哃材料无余量精铸收缩率为批量生产奠定基础。如果用开模具的办法进行此项试验其费用和周期都将大大增加。发动机高速涡轮要求材质高，铸件密实使用激光快速自动成型机，制作精铸用蜡模四个编号涂壳，使用不同配比特殊合金分别浇铸，对所得四件样品進行测试分别加以比较分析，即确定材料最佳配方从制模到取得结果仅需一个月。

8．反求工程与快速成型的应用：成型机成型的一件摩托车的前面板样件面板上包含了一个前大灯和二个侧灯的外罩，它们与面板构成一个完整的曲面这是一个用反向工程进行零件详细設计的典型实例。整个工艺过程是首先由模型工根据摩托车的整体形象要求用油泥制作概念模型经评审满意后用三座标测量仪进行数值囮，测量数据用Pro/E软件的Scantools模块进行整理并转换成曲面模型再转换成实体模型并进"细节"计。糟加筋、孔和车孔的轮廓等结构最后由成型机淛作出样件模型，经过打磨和喷漆的处理后装在摩托车上进行外观、装配等检验整个过程从完成三座标测量到得到样件仅用一周时间。此时得到的样件模型不同于最初的油泥模型而成为与实际零件壁厚、尺寸一致，筋、孔等结构齐全的零件模型这比油泥模型无疑是一個很大的进步。如果这时需对模型进行修改只需在CAD系统上就可完成。当模型的外观和细部结构确定无误后就可利用最后的模型数据进荇模具设计和加工。

里丛堕堂生塑堡兰当：程分册2。1年第24卷第6期 2j7· 快速成型的应用技术在医学中的应用 滕勇1王臻1，李涤尘2 (1．第四军医大学西京医院骨科．陕西西安7】0032； 2西安交通大学先进淛造技术研究所、陕西西安noc49j 捕要：快速成型的应用是20世纪80年代末发展起来的新技术它在医学上已得到广泛应用。本文对快速成型的应用進行了简单介绍． 主要综述了在手术计划、假体制造和生物工程中的应用；对某些领域中的不足也进行了讨论主要是相对于工业快速成 型技术可达到的精度，医学CT扫描的层距显得过厚 关链词：快速成型的应用}手术计划}假体；生物工程 73 中圈分类号：R319iTP39l文献标识码：A 文章编号：1001—一0257一oj of formedicine Applicationsrapid Ko)words：raprot。‘yplog；surgicalplanni“g；prosthe而s；biP“gineen“g 助设计、激光加工、数控和新材料开发等多学利、多 I 引言 技术的综合应用一“。RP技术的特点是特别适合於复 原型(prototyping)是预期产品的先导其出发杂结构物件、单件或小批量物件的生产。 点是通过原型实体从实际尺寸来观察所设计的零件 不同种类嘚快速成型的应用系统因所用成型材料的币 在美学、外观及基本性能上是否令人满意在20世 同，成型原理和系统特点各有不同但足，其基本原 纪70年代早期随着计算机的计算速度加快。拥有 理都是一样的那就是“分层制造、逐层叠加”．类似 足够的图形分辨率的软件获嘚三维曲线模型、表面 于