《快速成型制造技术》课程标准
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快速成型技术及其应用的高职课程开发快速成型技术,即Rapid Prototyping Technology (RPT),是一种通过计算机辅助设计(CAD)系统将三维设计模型直接转化为实体模型的制造技术。
它通过层层堆积和粘结材料来逐渐构建物体的三维形状,具有制造速度快、制造成本低、设计自由度高等优点,广泛应用于产品设计、工程制造、医疗领域等多个领域。
由于快速成型技术在现代制造中的重要性日益突出,高职教育需要开发相应的课程来培养学生掌握相关的技能和知识。
针对这一需求,可以开发以下内容的高职课程:一、基础知识学习:介绍快速成型技术的基本原理和发展历史,让学生了解这一技术的背景和应用领域。
还应该学习与快速成型技术相关的材料学知识、机械结构知识等基础知识,为深入学习提供基础。
二、软件操作和设计学习:学习使用CAD软件进行三维建模,以及其他与快速成型技术相关的软件操作,如切片软件、CAD修复软件等。
通过实际操作,培养学生灵活运用这些软件进行产品设计和准备工作的能力。
三、快速成型设备操作技术学习:学习使用快速成型设备进行样品制作,包括设备的基本操作、维护和故障排除等。
通过实践操作,培养学生熟练操作这些设备的技能,同时在安全操作和质量控制方面的意识。
四、产品设计与开发能力培养:通过项目实践,培养学生进行快速产品设计与开发的能力。
学生可以根据实际需求,运用快速成型技术进行产品设计、制造和测试,锻炼其创新思维和解决实际问题的能力。
五、工业制造应用与案例分析:通过学习不同领域中的工业应用案例,使学生了解并能够分析不同行业中的快速成型技术应用与优势。
重点介绍快速成型技术在汽车制造、航空航天、医疗等领域的应用案例,为学生未来的就业提供参考。
通过以上的高职课程开发,能够使学生全面了解快速成型技术的原理和应用,熟练掌握相关的软件操作和设备操作技术,培养学生进行产品设计和开发的能力,为他们将来在相关行业中的就业奠定坚实的基础。
学院:机械工程学院专业:机电信息工程姓名:骆科鹏学号: 1108030443年级:机信118班快速成型技术摘要:快速成形技术(Rapid Prototyping;RP)又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing,简称RPM)技术,诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种高新制造技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
一、快速成型技术产生需求背景(1)随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈,产品的开发速度日益成为主要矛盾。
在这种情况下,自主快速产品开发的能力成为制造业全球竞争的实力基础。
(2)制造业为满足日益变化的用户需求,要求制造技术有较强的灵活性,能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。
因此,产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。
(3)从技术发展角度看,计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础。
二、快速成型技术的特点(1) 制造原型所用的材料不限,各种金属和非金属材料均可使用;(2) 原型的复制性、互换性高;(3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关,在加工复杂曲面时更显优越;(4) 加工周期短,成本低,成本与产品复杂程度无关,一般制造费用降低50%,加工周期节约70%以上;(5) 高度技术集成,可实现了设计制造一体化;三、快速成型技术工艺过程首先利用三维造型软件创建三维实体造型,再将设计出的实体造型通过快速成型设备的处理软件进行离散与分层,然后将处理过的数据输入设备进行制造,最后还需要进行一定的后处理以得到最终的成品。
实体造型的构建:使用快速成型技术的前提是拥有相应模型的CAD数据,这可以利用计算机辅助设计软件如Pro/E、SolidWorks、Unigraphics、AutoCAD等创建,或者通过其他方式如激光扫描、电脑断层扫描,得到点云数据后,也得创建相应的三维实体造型。
快速成型[编辑]使用快速成型技术生成的精致模型使用快速成型技术,不借助于模具而生成一个球体。
〔加工过程为30分钟,本视频精简为4分钟〕快速成型或快速成形〔英语:Rapid prototyping,RP〕是一种快速生成模型或者零件的制造技术。
在电脑控制与管理下,依靠已有的CAD数据,采用材料精确堆积的方式,即由点堆积成面,由面堆积成三维,最终生成实体[1]。
依靠此技术可以生成非常复杂的实体,而且成型的过程中无需模具的辅助[2]。
目录[隐藏]1 发展历史2 技术原理2.1 工艺过程2.2 工艺技术2.2.1 光固化立体造型〔SLA〕2.2.2 层片叠加制造〔LOM〕2.2.3 选择性激光烧结〔SLS〕2.2.4 熔融沉积造型〔FDM〕2.2.5 三维印刷工艺〔三维P〕2.3 工艺与材料3 特点4 应用5 参见6 相关文献7 参考资料发展历史[编辑]对于快速成型技术的研究始于1970年代,但是直到1980年代末才逐渐出现了成熟的制造设备[3]。
美国3M公司的Alan J.Herbert〔1982年〕、日本名古屋市工业研究所的小玉秀男〔1980年〕、美国UVP公司的Charles W. Hull〔1984年〕、日本大阪工业技术研究所的丸谷洋二〔1984年〕,各自独立地提出了快速成型的技术设想,实现的材料和方式有差异,但均以多层叠加并固化来产生实体。
在1986年,Charles W. Hull在美国获得了光固化立体造型设备〔SLA〕的专利,标志着快速成型技术即开始进入实用阶段[4],在设计领域及汽车工业上有广泛应用。
技术原理[编辑]快速成型过程示意图〔使用SLA工艺〕1.在电脑中创建的实体造型2.实体造型中的一层3.通过聚合反应生成的一层实体4.平台5. 激光器快速成型设备开始生成模型〔图中灰色部分〕模型逐渐增厚模型完成一个完成的模型尽管快速成型有多种不同工艺技术,但基本原理都和三维打印相同,即将一定厚度的材料反复打印在平台上,循环往复,直到生成整个成型件。
逆向工程及快速成型技术一、课程说明课程编号:080606Z10课程名称:逆向工程及快速成型技术/ Reverse Engineering and Rapid Prototyping Technology课程类别:专业教育学时/学分:24/1.5先修课程:先进制造技术导论、CAD/CAM适用专业:机械设计制造及其自动化教材、教学参考书:1、陈雪芳,孙春华主编逆向工程与快速成型技术应用机械工业出版社2009.92、刘伟军,孙玉文主编逆向工程原理方法及应用机械工业出版社2009.1二、课程设置的目的意义逆向工程与快速成型技术是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课程。
逆向工程也称反求工程、反向工程,其思想最初来源于从油泥模型到产品实物的设计过程。
快速成型技术是一种将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体的高新技术,可以快速地将设计思想物化为具有结构和功能的原型或直接制造零部件。
逆向工程与快速成型技术集成为一个产品快速开发系统,比由新概念设计输入到柔性制造系统输出的正向系统路径短,快捷方便,对市场的响应能力更强,目前已经成为现代制造企业新产品开发的重要支撑技术。
通过本课程的教学,可以让学生掌握先进制造技术的前沿知识,为学生在今后的工作中能应用所学知识,解决具体技术问题,实现逆向工程打下基础。
三、课程的基本要求知识:掌握逆向工程的定义、应用、工作流程及其与产品创新的关系,逆向工程系统的组成及目前存在的技术问题,逆向工程数据测量与处理方法,曲面重构方法和过程,网格化实体模型的重构,模型精度评价及量化指标,快速成型技术的原理与典型工艺,快速成型的数据结构与分层数据处理方法,集成逆向工程系统框架组成及其实现方法等知识,从而形成产品实物外形数字化测量-数据处理—CAD三维模型重构—快速成型制造的基本知识结构。
能力:掌握面向实物样件的数字化、数据处理、模型重建与评价的基本理论与技术,学会一种支持逆向工程的CAD模型重构软件和快速成型软件,提升解决工程实际问题、快速研发新产品的实践能力和创新意识。
课 程 标 准 文件编号 ZJIC/C6/0401014 版本 05 修改状态 0 名称 快速成型制造技术 页码 1/8 生效日期 2010-07-1
《快速成型制造技术》课程标准 课程名称:快速成型制造技术
适用专业:数控技术
开设学期:第三学年第一学期 学 时:32
学 分:2
一、课程性质与作用 《快速成型制造技术》是数控技术专业的专业选修课程,通过本课程的学习,使学生了解快速
成型的原理及各种成熟的快速成型技术、了解STL数据格式及其处理方法、了解激光选区烧结过程中的成型机理、成型工艺参数及其对成型质量的影响。
先修课:机械制造、数控机床操作与编程 后续课:毕业综合环节 二、课程设计思路 1.总体思路 本课程标准的总体设计思路:按照本专业学生所需掌握的内容将整个课程体系分为5个项目,打破传统授课方式中理论和实践脱离,先理论后实践的学科型模式,变知识学科本位为职业能力本位,将5个项目按实施阶段划分成若干个子任务,课程教学紧紧围绕完成不同阶段工作任务的需要来选择课程内容,采用任务引领、实践导向课程思想,以“工作任务”为主线,创设工作情景,将“学中做,做中学,边学边做”的教学理念贯穿于教学全过程;构建校企结合、工学结合多元化的实训教学环境,全面体现高等职业教育的新理念。 2.课程设计思路 该课程是依据“数控技术专业工作任务与职业能力分析表”中的数控机床操作工作项目设置的。其总体设计思路是,打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式,转变成为以工作任务为中心组织课程内容,并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务,并构建相关理论知识,发展职业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练,理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行,同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要。项目设计以工作任务为线索来进行。教学过程中,要通过校企合作、校内实训基地建设等多种途径,采取工学结合的形式,充分开发学习资源,给学生提供丰富的实践机会。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式, 课 程 标 准 文件编号 ZJIC/C6/0401014 版本 05 修改状态 0 名称 快速成型制造技术 页码 2/8 生效日期 2010-07-1
通过理论与实践相结合,重点评价学生的职业能力。 本课程以数控机床操作等职业岗位能力培养为重点,根据岗位的职业工作过程来组织课程的学习领域和学习内容,并形成若干相对应的典型工作任务。以职业行为活动为依据,组织训练项目主题和课程内容;以职业活动的工作过程为依据,组织项目活动的工作任务和步骤流程。在建立的职业活动情境下,学生通过完成各个工作任务来提高专业技术能力和职业工作能力。 三、课程目标 本课程培养学生掌握数控机床操作与编程的基本理论与相关实践技能,通过任务驱动的项目式教学,加强学生实践技能的培养,掌握相关项目工作机理、参数分析等过程,培养学生的综合职业能力和职业素养;独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力;与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。 1.认识目标 (1)了解快速成型技术的原理; (2)掌握STL文件的缺陷;切片数据的生成;加工路径数据的生成;; (3)掌握快速成形基本实现方法;; (4)掌握材料特性对SLS成型工艺的影响;SLS常用的工程材料;其他快速成形方法常用的工程材料; (5)掌握激光与粉末材料的相互作用机理;粉末材料的选区激光烧结;激光烧结过程中的温度场;
(6)掌握激光选区烧结成形主要工艺参数;工艺参数对成形质量的影响;激光选区烧结成形处
理工艺; (7)掌握快速成形在产品设计中的应用;快速模具技术;生物组织工程及其临床应用; 2.能力目标 (1)具备了解快速成型技术原理及方法能力; (2)具备有STL文件的缺陷;切片数据的生成;加工路径数据的生成的能力; (3)具备快速成形基本实现方法;快速成形方法及设备的发展;直接制造成形系统的发展的能力; (4)具备了解材料特性对SLS成型工艺的影响;SLS常用的工程材料;其他快速成形方法常用的工程材料的能力; (5)具备了解激光与粉末材料的相互作用机理;粉末材料的选区激光烧结;激光烧结过程中的 课 程 标 准 文件编号 ZJIC/C6/0401014 版本 05 修改状态 0 名称 快速成型制造技术 页码 3/8 生效日期 2010-07-1
温度场; (6)具备了解激光选区烧结成形主要工艺参数;工艺参数对成形质量的影响;激光选区烧结成形处理工艺; (7)具备了解快速成形在产品设计中的应用;快速模具技术;生物组织工程及其临床应用; 3.素质目标 (1)养成独立思考的习惯,能对所学内容进行较为全面的比较、概括和阐述; (2)能在学习过程中积极与他人合作,相互帮助,共同完成学习任务; (3)具有热爱科学、事实求事的学风和创新意思、创新精神; (4)具有良好的人文素质和职业道德,能够与人和睦相处,团队意识强; (5)乐于接触并了解国内外先进的快速成型技术及其科技文化。 四、课程内容和要求 1.课程内容结构安排
序号 项目(或学习情境) 参考学时 1 项目一:快速成型技术基础 4 2 项目二:三维CAD基本知识 4 3 项目三:快速成型机 12 4 项目四:快速成型件的精度与检验 8 5 项目五:快速成型的应用 4 2.课程内容要求
项目(或学习情境)1 项目一:快速成型技术基础 学时 4 学习目标 了解快速成型技术原理及方法能力 学习内容 教学方法和建议 任务1:快速成型技术的产生和快速成型技术的原理;(2课时) 任务2:快速成型技术的主要工艺方法;(2课时) 多媒体、演示教学法
教学媒体与设备 学生已有的知识、能力要求 教师执教能力的要求 影像资料 具有一定机械制造方面的知识 1.讲师或工程师以上职称。 课 程 标 准 文件编号 ZJIC/C6/0401014 版本 05 修改状态 0 名称 快速成型制造技术 页码 4/8 生效日期 2010-07-1
多媒体课件与教室 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。
项目(或学习情境)2 项目二:三维CAD基本知识 学时 4 学习目标 了解STL文件的缺陷; 切片数据的生成; 加工路径数据的生成的能力; 学习内容 教学方法和建议 任务1:STL文件的缺陷和切片数据的生成;(2课时) 任务2:加工路径数据的生成;(2课时) 多媒体、演示教学法
教学媒体与设备 学生已有的知识、能力要求 教师执教能力的要求 影像资料 多媒体课件与教室 具有一定机械制造方面的知识。 1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。
项目(或学习情境)3 项目三:快速成型机 学时 12 学习目标 快速成形基本实现方法; 快速成形方法及设备的发展; 直接制造成形系统的发展 学习内容 教学方法和建议 任务1:熔融挤压快速成型机;(2课时) 多媒体、演示教学法 课 程 标 准 文件编号 ZJIC/C6/0401014 版本 05 修改状态 0 名称 快速成型制造技术 页码 5/8 生效日期 2010-07-1
任务2:激光切纸快速成型机;(2课时) 任务3:立体打印快速成型机;(2课时) 任务4:激光固化快速成型机;(2课时) 任务5:激光烧结快速成型机;(2课时) 任务6:快速成型机的技术参数及其成型件;(2课时) 教学媒体与设备 学生已有的知识、能力要求 教师执教能力的要求 影像资料 多媒体课件与教室 具有一定机械制造方面的知识。 1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。
项目(或学习情境)4 项目四:快速成型件的精度与检验 学时 8 学习目标 掌握快速成型件的精度的检验与数据统计方法 学习内容 教学方法和建议 任务1:影响成型件精度的主要因素;(2课时) 任务2:成型件误差和缺陷的主要表现形式;(2课时) 任务3:成型件精度的检验与数据统计方法;(4课时) 多媒体、演示教学法
教学媒体与设备 学生已有的知识、能力要求 教师执教能力的要求 影像资料 多媒体课件与教室 具有一定机械制造方面的知识。 1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。
项目(或学习情境)5 项目五:快速成型的应用 学时 4 学习目标 了解快速成型技术在实际中应用 学习内容 教学方法和建议 任务1:快速成型在产品开发和铸造中的应用;(2课时) 任务2:快速成型在塑料成型和在生物医疗领域的应用;(2课时) 多媒体、演示教学法 课 程 标 准 文件编号 ZJIC/C6/0401014 版本 05 修改状态 0 名称 快速成型制造技术 页码 6/8 生效日期 2010-07-1
教学媒体与设备 学生已有的知识、能力要求 教师执教能力的要求 影像资料 多媒体课件与教室 具有一定机械制造方面的知识。 1.讲师或工程师以上职称。 2.具备良好的组织能力。 3.具备较强的理论基础。
五、实施建议 1.学习材料选用与编写 (1)必须依据本课程标准编写教材,教材应充分体现任务引领、实践导向课程的设计思想。 (2)教材应将本专业职业活动,分解成若干典型的工作项目,按完成工作项目的需要和岗位操作规程,结合职业技能证书考证组织教材内容。要以实际工程项目为载体,引入必须的专业知识,增加实践内容,强调理论在实践过程中的应用。 (3)教材应图文并茂,提高学生的学习兴趣,加深学生对过程控制工程施工组织与管理的认识和理解。教材表达必须精炼、准确、科学。 (4)教材内容应体现先进性、通用性、实用性,要将本专业施工组织与管理新技术、新方法、新成果及时地纳入教材,使教材更贴近本专业的发展和实际需要。 (5)教材中的活动设计的内容要具体,并具有可操作性。 2.教学组织与设计
建议课程采用工作过程驱动的项目化教学方法。课程中每个子系统、模块或项目应注意引入贴合工作实际的实例。在教学过程中应做到工学结合,所举实例应尽可能接近实际工作情况,并适当安排现场参观学习,以达到最佳教学效果。我们可将以下教学法方法相结合。 (1)在教学过程中,应立足于加强学生实际操作能力的培养,采用项目教学,以工作任务引领提高学生学习兴趣,激发学生的成就动机。 (2)本课程教学的关键是“理论与实践教学一体化”,在教学过程中,教师示范和学生分组讨论、训练互动,学生提问与教师解答、指导有机结合,让学生在“教”与“学”的过程中,会进行常规安防工程项目的组织实施设计编制、现场实施的组织管理工作。 (3)在教学过程中,要创设工作情景,同时应加大实践实操的容量及现场参观。 (4)在教学过程中,要应用多媒体、投影等教学资源辅助教学,帮助学生熟悉工作过程及控制要