快速成型与快速模具制造技术及其应用考试重点总结

快速成形重点知识2011.05.031.快速成型的原理：叠加原理。

2.快速成型建立的理论基础：新材料技术、计算机技术、数控技术、激光技术。

3.四种快速成型工艺的比较如下：4.四种成型工艺的介绍。

（1）液态光敏聚合物选择性固化，光固化成型工艺（SLA）.①原理：叠加原理。

②成型系统组成及作用：a激光器→产生激光；b液槽→盛放光敏树脂；c刮刀→保证每层厚度均匀，使新的一层树脂迅速、均匀的涂覆在已固化的层上。

④支撑的作用：a支撑原型件的悬臂或中空结构；b使原型件坚固地黏在底座。

⑤成型所用的材料：液态光敏树脂（由齐聚物、光引发剂、稀释剂组成）（2）薄形材料选择性切割，叠加实体成型工艺（LOM）①原理：叠加原理。

②实质：采用激光束和薄层材料生成任意形状三维物体的方法。

③成型系统组成及作用：a激光器→切割作用；b热压辊→给胶提供能量和施加压力；c可升降工作台→控制成形工件的升降。

④成形的原材料：纸和胶。

⑤对纸的要求：a抗湿性好，保证不会因时间过长而吸水，进而保证在热压过程中不会因水分的损失而变形；b良好的浸润性，保证良好的涂胶能力；c抗拉强度好，保证在加工过程不被拉断；d收缩率小，保证在热压过程不会因水分的损失而变形，剥离性好，稳定性好。

⑥对胶的要求：a良好的热熔稳定性；b在反复的热熔-固化条件下，有好的物理和化学稳定性；c熔融状态下对纸有好的涂挂性和黏结性；d与纸具有足够的黏结强度；e良好的废料剥离分离性能。

⑦涂布工艺：包括涂布形状和涂布厚度。

⑧原型的制作过程主要的两个变形是：热变形和湿变形。

⑨成型所用材料：薄形材料（纸、塑料）、粘结剂（胶）、涂布工艺。

（3）丝状材料选择性熔覆，熔融沉积造型（FDM）①原理：叠加原理。

②成型系统：硬件系统、软件系统、供料系统。

其中供料系统主要有主动辊、从动辊和导向套、压板等。

③支撑结构包括水溶性支撑和易剥离性支撑。

④成型所用材料：低熔点的丝状材料。

（4）粉末材料选择性激光烧结（SLS）①原理：叠加原理。

快速成型工艺基本原理：基于离散堆积原理的累加式成型，从成型原理上提出了一种全新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。

快速成型：1液态（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄层材料（LOM）在SLA系统中，扫描器件采用双振镜模块。

设置在激光束的汇聚光路中，由于双振镜在光路中前后布置的结构特点，造成扫描轨迹在X轴向的枕形畸形。

当扫描到正方形图形时，扫描轨迹并非一个标准的正方形，而是出现枕形畸形。

激光扫描方式对成型精度的影响：扫描方式与成型工件的内应力有密切关系，合适的扫描方式可以减少零件的收缩量，避免翘曲和扭曲变形，提高成型精度。

Z字形扫描方式：顺序往复扫描1过程太多，会出现严重的拉丝现象；2会产生严重的振动和噪声，降低加工效率；分区往复扫描：提高成型效率，分散收缩应力，减小收缩变形，提高成型精度；跳跃光栅式扫描可分为长光栅和短光栅式扫描：采用短光栅式扫描更能减小扭曲变形；采用跳跃光栅式扫描有效的提高了成型精度，它使得固话区域有更多的冷却时间，减小了热应力；对平面零件时采用螺旋式扫描方式，且外向内的扫描方式比内向外的扫描方式加工生产零件精度高. 传统的SLA制造技术：利用激光或者其他光源照射光敏树脂，使光敏树脂分子发生光聚合反应形成较大的分子实现树脂的固化。

单光子吸收光聚合反应SPA：光固化过程中树脂分子对光能的吸收是以单个光子为单位。

双光子吸收光聚合反应：以双光子吸收效应代替传统光固化成型过程中单光子吸收的过程。

叠层实体制造技术LOM：（Laminated Object Manufacturing，简称LOM）是几种最成熟的快速成型制造技术之一。

第一章概述1、时代背景：其产生的时代背景是现代工业生产正在从大规模批量化生产转变为小批量和个性化生产，产品的生命周期和投放市场的时间越来越短。

2、技术背景：快速成形技术能快速地将产品零件的计算机辅助设计模型（CAD模型）转换为物理模型、零件原型和零件，而无需采用专用工具和工装。

3.离散-堆积的成形原理是RP的成形学基础4、材料成型的基本方法：1）去除成形法；2）受迫成形法；3）离散/堆积成形法（快速成形法）；4）生长成形法；5、去除成型法：概念：切削去除余量材料而成形，如车、铣、刨、钻、电火花加工、等离子切割、化学腐蚀、水射流强力侵蚀等；成形特点：1）成形精度高，是目前大批量生产的主要成形手段；2）成形形状受到刀具干涉的限制，无法成形弯曲贯通之内孔，无法制造具有材料梯度之结构；3）成形过程与材料制备过程无关（大大限制了其应用领域）；6、受迫成型法：概念：材料在型腔的约束下成形，如铸造、锻压、注塑等；成形特点：1) 成形过程中需要制造模具，周期长，成本高，成形的柔性很低，仅适用于大批量生产；2）成形形状可以十分复杂，但成形精度低；3）成形过程与材料的制备有一定程度的结合；7、生长成形：概念解释：通过细胞的可控复制、装配而堆积成形，生长物具有特定的形状，能够完成特定的功能；成形特点：1）信息处理过程和物理成形过程紧密结合；2）材料制备与材料成形紧密结合，是材料成形的最高层次；8、快速成型法：概念：根据离散/堆积原理，在CAD模型直接驱动下完成材料的有序堆积而成形，被称为快速原型（Rapid Ptototyping）技术，国际上简称为RP技术。

成形特点：1）无需任何模具等专用工具，只需将零件的CAD模型（数字模型）输入计算机，无需人工编程，可自动完成零件的成形制造；2）材料制备和成形过程紧密结合；3）能够加工形状极其复杂的零件，可成形梯度结构，适应多种不同材料；4）成形精度适中；5）成形柔性在各种成形手段中最高；6）整合了信息处理技术和物理成形技术，并正朝着更紧密结合的方向发展；7）是大批量定制生产的主要生产模式。

1、机械制造基础理论要点⑴模具制造工艺规程编制：①工艺规程制订的原则与步骤；②产品图样的工艺分析；③毛坯设计；④定位基准选择；⑤零件工艺路线；⑥加工余量与工艺尺寸的确定。

⑵模具制造精度分析：影响模具精度的主要因素有：①制件的精度；②模具加工技术手段的水平；③模具装配钳工的技术水平；④模具制造的生产方式和管理水平。

⑶模具机械加工表面质量：①模具零件表面质量；②影响表面质量的因素及改善途径；⑷模具的技术经济分析：①模具的生产周期；②模具的生产成本；③模具的寿命。

2、概念：①安装：工件在机床或夹具中并夹紧的过程。

②基准：是用来确定生产对象上几何关系所依据的点、线或面。

③工序：指工件在一个工位上被加工或装配所连续完成所有工步的那一部分工艺过程。

④加工余量：是指在加工过程中所切除的金属层厚度。

⑤找正：指各种铸锻件毛坯由于种种原因，会形成歪斜、偏心、各部分壁厚不均匀等缺陷，当形位误差不大时，可以通过找正的方法进行补救。

3、车、铣、刨、磨等机械加工方法的各自特点、适用范围、能够达到的精度指标。

⑴车：特点：易于保证工件各加工面的位置精度，切削过程较平稳，避免了惯性力与冲击力，允许使用较大的切削用量，高速切削利于生产率提高，适用于有色金属的精加工，道具简单。

适用范围：①圆盘类、轴类的加工，加工精度可达IT6-IT8.表面粗糙度值为Ra1.6-0.8um；②局部圆弧面的加工；③回转曲面的粗加工或半精加工。

⑵铣：特点：铣削加工生产率高，可以断续切削；适用范围：铣削成型面，加工各种带圆弧的型面与型槽，加工带孔间尺寸要求的孔；加工精度：加工精度可达IT10，表面粗糙度为Ra1.6um。

若选用高速、小用量铣削，精度可达IT8，表面粗糙度为Ra0.8um。

⑶刨：特点：通用性好，灵活翻遍，生产率低，加工精度不高；适用范围：板块外形面、斜面及各种形状复杂的表面；加工精度：加工精度可达IT10，表面粗糙度为Ra1.6um⑷磨：特点：磨削的切削速度高，导致磨削温度高，能获得高的加工精度和小的表面粗糙度值，背向磨削力大，能加工高硬度材料；适用范围：形状简单（平面内圆、外圆）、形状复杂的零件；加工精度：加工精度可达IT5-IT7，表面粗糙度可达Ra0.8-0.2um。

《快速成型技术》期末知识归纳1.快速成形的分类较常见的有四种：液态光敏聚合物选择性固化（SLA）、薄型材料选择性切割（LOM）、丝状材料选择性熔覆（FDM）、粉末材料选择性烧结（SLS）o2.快速成形定义及原理：⑴快速成形技术：快速制造新产品样件的技术。

⑵快速成形原理：由三维转换成二维（用软件将三维模型离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工作过程（简称叠加原理）。

3.快速成型技术建立的理论基础：新材料技术、计算机技术、数控技术和激光技术4.快速成形的特点:快速性、自由性、高度柔性、设计制造一体化、材料的广泛性、技术的高度集成性。

5.液态光敏聚合物选择性固化，简称SLA,又称立体平板印刷技术，或称光固化立体造（DSLA 成形原理：①利用计算机控制下的紫外激光，按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹逐点扫描，使被扫描区的光敏树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面；② 当一层固化完毕，移动升降台，在原先固化的树脂表面上再敷上一层新的液态树脂（自动过程，依靠树脂的流动性），刮刀刮去多余的树脂；③激光束对新一层树脂进行扫描固化，使新固化的一层牢固地粘合在前一层上；④重复（2）步和（3）步，至整个零件原型制造完毕。

最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。

（简称叠加原理）⑵SLA成形系统的组成及各部分的作用：SLA成形系统由激光器、X-Y运动装置、光敏液态聚合物、滙擅、升降台、刮刀和控制软件组成。

%1激光器,作用：产生激光。

SLA成形系统的激光器大多以紫外线为光源。

激光光斑直径一般为0.05〜3.00m,激光位置精度可达0.008mm,重复精度可达0.13mm。

激光束扫描装置有两种方式：1.电流计驱动的扫描镜方式，适合于制造尺寸较小的高精度原型件。

2.X-Y 绘图仪方式，适合于制造大尺寸的高精度原型件。

%1液槽，作用：盛放光敏树脂。

采用不锈钢制作，其尺寸由原型件尺寸决定。

%1升降台，作用：控制成形工件的升降。

名词解释1 SLA光固化成型：又称为立体光刻成型技术，是利用激光束照射液态光敏树脂后，使之顺序凝固和顺序固化，逐层制作一个三维实体的快速成型技术。

2 SLS选择性激光烧结：又称为激光选区烧结或粉末材料选择性激光烧结，是利用激光照射粉末材料的烧结原理，在计算机控制下进行层层堆积，最终加工成所需的模型或产品。

3 齐聚物：是光固化成型材料的主体，一种含有不饱和官能团的基料，其末端有可能聚合的活性基团，可以继续聚合长大，而且聚合后，其相对分子质量上升的速度非常快，立刻就可成为固体。

4 弦高：指三角形的轮廓边与曲面之间的径向距离。

5 阶梯效应：在球体快速成型制件中，原型制件在进行RP加工完毕后,表面出现类似缩小了的梯形台阶。

6 逆向工程：是对已有实物模型或样件进行三维测量，得到实物的三维数据资料，经修改并重构出实物的三维CAD模型，最后根据三维数据模型进行实体构造的过程。

7 快速模具制造设备：以RP的原型制件为母模，实现金属模、硅胶模以及陶瓷模等模具的快速、低成本、小批量的制作研发。

填空题1．RP技术的种类：薄形材料切割型（LOM）、丝状材料熔融成型（FDM）、液态光固化成型（SLA）、粉末材料烧结成型（SLS）2．三维CAD模型的表达方法：构造型立体集合表达法、边界表达法、参量表达法、单元表达法。

3．STL格式：一般情况下，STL文件有ASCII码和二进制码两种输出形式。

二进制码输出形式所占有的文件空间比ASCII码输出形式的占有空间小得多，一般只是ASCII码的1/6，但是ASCII码输出形式的最大优点是可以阅读，并能进行直观的检查。

4．成型方向对工件的品质、材料消耗、模型的制作时间等方面都有很大的影响。

5．快速成型设备主要由扫面路径、RP运动机构、能源设备、材料供给和控制系统四大部分组成。

6．按RP加工制造原理分类：1）光固化成型2)分层实体制造3）熔融沉积制造4）选择性激光烧结5）三维打印7．SLA系统通常由激光器、X-Y运动装置或激光偏转扫描器、光敏性液态聚合物、聚合物容器、控制软件和升降工作台等部分组成。

模具制造技术复习要点第一章一、模具加工工艺规程制定1、掌握机械加工工艺过程的概念和模具生产的特点。

2、工艺过程由一个或几个按顺序排列的工序组成。

它包括工序、安装、工位、工步和走刀。

按企业生产专业化程度的分类称为生产类型。

生产类型的分类。

3、制定模具工艺规程的基本原则、原始资料和步骤。

工艺性的概念、零件的基本表面。

零件表面形状是选择加工方法的基本因素。

表1-4零件结构的工艺性比较。

零件的技术要求所包括的内容。

零件毛坏的种类和选择原则。

4、基准的概念和种类。

定位基准分为粗棊准和精棊准；各自选择的原则。

拟定工艺路线的主要任务。

拟定工艺规程的步骤：选择定位基准，确定表面加工方法，划分加工阶段，确定加工顺序。

注意各热处理工序的安排原则。

5、加工余量的概念总加工余量，工序余量，单、双边余量。

二、模具零件的机械加工精度机械加工精度、加工误差的概念。

获得机械加工精度的方法：试切法、定尺寸刀具法、调整法等。

影响加工精度的因素。

各典型形状误差的产生原因：锥形、腰鼓形、马鞍形、椭圆等。

三、机械加工的表面质量1、概念：表面质量是指零件在机械加工后的表面层状态。

它包含零件表面的几何特性和力学性能。

2、表面质量对零件使用性能的影响：耐磨性、疲劳强度、耐蚀性能及配合精度。

3、影响表面质量的因素切削加工时刀具的几何参数及材料、工艺系统的震动。

磨削时砂轮的粒度和硬度及进给参数。

第二章一、外圆柱面加工方法具有外圆柱面的模具零件：1、加工方法：车削。

工件的装夹：卡盘、顶尖、心轴、中心架和跟刀架。

2、磨削加工磨削方法：纵向磨削和横向磨削。

二、平面的加工1、铳削刀具的形式：圆柱铳刀和端铳刀。

a装夹：平口钳、分度头、螺栓和压板组合、专用夹具。

铳削方式：顺铳和逆铳。

一般选用逆铳。

2、刨削加工能加工平面和各种形式的槽。

弯颈刨刀能防止扎刀。

3、平面磨削磨削方式：周磨法和端磨法。

三、孔和孔系的加工1、一般孔的加工方法钻孔、扩孔、铠孔、镇孔和较孔。

1、快速成型：快速成型技术，又称实体自由成型技术，快速成型的工艺方法是基于计算机三维实体造型，在对三维模型进行处理后，形成截面轮廓信息，随后将各种材料按三维模型的截面轮廓信息进行扫描，使材料粘结、固化、烧结，逐层堆积成为实体原型。

激光烧结深度：是直接影响烧结质量的重要因素之一，主要由激光能量参数及粉末材料的特征参数决定的。

其中，激光能量参数又包括激光功率、激光束扫描速度、激光线的长度及宽度；粉末材料的特征参数则包括粉末材料对激光的吸收率、粉末熔点、比热容、颗粒尺寸及分布、颗粒形态及铺粉密度。

成型精度：是评价成型质量最主要的指标之一，它是快速成型技术发展的基石。

精度值一般的指机器的精度，即使给出制作也是专门设计的标准件的精度，而并非以为着制作任何制件都能达到的精度。

直接制模：用SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模具。

间接制模：用快速成型件作母模或过度模具，在通过传统的模具制造方法来制作模具。

软模技术：采用各种快速成型技术包括SLA、SLS、LOM，可直接将模型（虚拟模型）转换为具有一定机械性能的非金属的原型（物理模型），在许多场合下作为软模使用，用于小批量塑料零件的生产。

桥模制作：将液态的环氧树脂于有机或无机复合材料作为基体材料，以原型为基准浇注模具的一种间接制模方法。

覆模陶瓷：与覆模金属粉末类似，包覆陶瓷粉末（Al2O3等）。

金属粉：按其组成情况分为三种：（1）单一的金属粉（2）两种金属粉末的混合体，其中一种熔点较低起粘结剂的作用（3）金属粉末和有机粘结剂的混合体。

2、SLA/LOM基本原理及特点：（1）SLA基本原理: SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。

特点：可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可*，性能价格比较高。

快速成型技术复习重点第一篇：快速成型技术复习重点1.快速成型：简称RP,即将计算机辅助设计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，依据计算机上构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息，快速成型机的成形头按照这些轮廓信息在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成形材料，形成各个截面轮廓，并逐步顺序叠加成三维工件。

．快速成形技术全过程步骤：a.前处理b.分层叠加成型c.后处理快速成形制造流程：CAD模型→面型化处理→分层→层信息处理→层准备→层制造→层粘接→实体模型2．什么是快速模具制造技术？该技术有何特点？快速模具制造就是以快速成形技术制造的快速成型零件为母模，采用直接或间接的方法实现硅胶模、金属模、陶瓷模等模具的快速制造从而形成新产品的小批量制造，降低新产品的开发成本。

特点：制模周期短、工艺简单、易于推广，制模成本低，精度和寿命都能满足特定的功能需要，综合经济效益好，特别适用于新产品开发试制、工艺验证和功能验证以及多品种小批量生产LOM涂布工艺采用薄片型材料，如纸塑料薄膜金属箔等，通过计算机控制激光束，按模型每一层的内外轮廓线切割薄片材料，得到该层的平面轮廓形状，然后逐层堆积成零件原型。

SLS技术（选择性激光烧结成型技术）利用粉末材料如金属粉末非金属粉末，采用激光照射的烧结原理，在计算机控制下进行层层堆积，最终加工制作成所需的模型或产品。

4．快速成形与传统制造方法的区别？传统方法根据零件成形过程分为两大类：一类是以成型过程中材料减少为特征，通过各种方法将零件毛胚上多余材料去除，即材料去除法，二类是材料的质量在成型过程中基本保持不变，成型过程主要是材料的转移和毛胚形状的改变即材料转移法，但此类方法生产周期长速度慢。

快速成型技术可以以最快的速度、最低的成本和最好的品质将新产品迅速投放市场。

硅胶模及制作方法硅胶模具是制作工艺品的专用模具胶。