先進制造技術(shù)報告

模具先進制造技術(shù)的應(yīng)用機械工程系2007年4月報告提綱先進制造技術(shù)介紹逆向工程快速成型精密檢測2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所一、先進制造技術(shù)介紹先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理等方面的科技成果，并將其綜合應(yīng)用于制造行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)等的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、精良、快速、靈活生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)群的總稱。

制造技術(shù)+信息技術(shù)+管理科學+有關(guān)科學技術(shù)2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢個性化、大批量加工精度操作尺寸物理特性幾何形體物理性能市場響應(yīng)生產(chǎn)重組優(yōu)化配置高效、低耗無污染“精確化”“極限化”

“快、省”

“效、綠”

制造產(chǎn)品：制造過程：先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所制造方法：

“數(shù)字化”

數(shù)字化設(shè)計數(shù)字化控制數(shù)字化管理先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢“自動化”“集成化”“網(wǎng)絡(luò)化”“智能化”立足之本是高素質(zhì)人才2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所產(chǎn)品制造過程及先進制造技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計正向設(shè)計逆向設(shè)計產(chǎn)品制樣手工出樣快速原形產(chǎn)品制造傳統(tǒng)加工CNC加工質(zhì)量控制傳統(tǒng)檢測先進檢測產(chǎn)品制造過程及技術(shù)應(yīng)用2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所逆向工程技術(shù)概念:產(chǎn)品功能描述產(chǎn)品概念設(shè)計CAD模型產(chǎn)品/實物/模型數(shù)據(jù)采集反求CAD建模1、逆向工程技術(shù)正向設(shè)計逆向設(shè)計概念→CAD

(艱難)實物→CAD

(容易)2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所發(fā)展歷史及應(yīng)用情況

自古以來，模仿創(chuàng)新促進了人類社會的進步：

“飛鳥”→“飛機”“鯨”→“潛艇”……60年代末，日本將逆向工程技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)：

引進-國產(chǎn)化-改進出口-占領(lǐng)國際市場20世紀90年代，逆向工程技術(shù)開始在各國工業(yè)界大量應(yīng)用。1-1、逆向工程技術(shù)2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所我國制造業(yè)的應(yīng)用情況重慶市建有“汽車摩托車反求技術(shù)中心”,溫州市建有“產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計與快速制造技術(shù)服務(wù)中心”……廣東、浙江出現(xiàn)了數(shù)千家專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)公司……海爾、臺灣明基、聯(lián)想、一汽模具等大批制造企業(yè)建有產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)中心……我國“模具十一五”把逆向工程作為重點發(fā)展技術(shù)。1-1、逆向工程技術(shù)2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所日本人算過的一筆帳：一項符合專利要求的機器的發(fā)明，從設(shè)計、試制到批量生產(chǎn)約需5-7年;而引進外國制造技術(shù)專利，從消化吸收到投產(chǎn)只需2年半時間。據(jù)統(tǒng)計,各國70%以上的技術(shù)源于國外,逆向工程作為掌握技術(shù)的一種手段,可使產(chǎn)品研制周期縮短40%以上,極大提高了生產(chǎn)率。

1-1、逆向工程技術(shù)2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑴手繪圖1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑵效果圖1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑶制作油泥模型

1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑷設(shè)計師對模型修改1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑸采集點云數(shù)據(jù)1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑹曲面構(gòu)建1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑺造型設(shè)計裝配

1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑻裝配后的效果

1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑼制作樣車1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑽風洞實驗1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑾模擬碰撞實驗1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所⑿路試1-2、逆向工程技術(shù)（實例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法1——接觸式掃描2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法2——非接觸式（激光掃描）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法3——非接觸式（CCD投影掃描）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4——線激光快速掃描2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所兩種不同數(shù)據(jù)采集方式優(yōu)缺點比較項目接觸式探針掃描非接觸式激光掃描掃描準備需在工件上預設(shè)測量點只要確定掃描范圍被測工件非柔性工件柔性+非柔性物體掃描數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量少，需多次掃描一次掃描，數(shù)據(jù)量大掃描精度高，一般≤0.005mm低，一般≥±0.03mm掃描效率慢快逆向使用通常用于結(jié)構(gòu)件、使用少范圍廣、使用較多1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所技術(shù)優(yōu)勢快速設(shè)計：快速復制：從產(chǎn)品實物快速獲取產(chǎn)品CAD模型。改良創(chuàng)新：在原有產(chǎn)品CAD模型上進行改良，實現(xiàn)快速二次開發(fā)。作為正向設(shè)計的有益補充，貫穿于整個產(chǎn)品的開發(fā)過程。提高創(chuàng)新能力的有效途徑：1-5、逆向工程技術(shù)優(yōu)勢獲取優(yōu)秀產(chǎn)品信息觀察、剖析二次開發(fā)原創(chuàng)設(shè)計→→→“為什么要這樣做”積累經(jīng)驗“應(yīng)該怎樣做”2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所汽車、摩托車動力零件模具產(chǎn)品開發(fā)家電制品醫(yī)療器材、運動器械、特種服裝工藝品、卡通……1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所

汽車、摩托車制造1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所汽車、摩托車制造1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所新型汽車設(shè)計(概念型產(chǎn)品)1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所產(chǎn)品的開發(fā)與模具生產(chǎn)、工業(yè)設(shè)計1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所通用電器和家電行業(yè)1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逆向工程技術(shù)可以協(xié)助工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計師進行產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)。通用電器和家電行業(yè)更新頻繁,外形設(shè)計是這類產(chǎn)品市場競爭的重要因素。2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所

醫(yī)療器材、工藝品、卡通動畫1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所人體工學/人體曲線產(chǎn)品設(shè)計1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所概念

快速成形技術(shù)（簡稱RP）：

是將產(chǎn)品CAD模形通過分層處理，快速重塑產(chǎn)品樣品的過程，它在產(chǎn)品的試制開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。

CAD數(shù)字模型→物理模型（樣品）

2、快速成型技術(shù)概念2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所2-1、快速成型技術(shù)發(fā)展歷史發(fā)展歷史：八十年代末起源于美國;日本、歐洲政府大量資金資助，發(fā)展很快；1992年RP的服務(wù)中心僅42個，1996年已達到284個；截止1996年底的統(tǒng)計,全世界安裝了1400臺以上；1998年RP的直接收入達到10億美元;1993年～1995年年增長率40%以上；我國約在1991年ＲＰ研究起步，發(fā)展迅速。2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所成形工藝光固化（簡稱：SLA或AURO）：

材料：液態(tài)光敏樹脂

原理：光聚合工作原理

優(yōu)缺點：精度較高、表面效果好，但運行費用高，強度低，無法進行裝配。

粉末燒結(jié)（簡稱：SLS或SLS）：

材料：粉末

原理：激光照射下燒結(jié)的原理

優(yōu)缺點：零件制作速度快，但精度較低，后處理工藝復雜。2-2、快速成形工藝2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所分層實體（簡稱：LOM或SSM）：

材料：紙、塑料薄膜等薄片

原理：層層涂覆熱熔膠、堆積成型。

優(yōu)缺點：材料品種使用紙材，不能裝配，不適宜做薄壁原型，受濕度影響容易變形，此工藝已基本淘汰。

熔融擠壓（簡稱：FDM或MEM）：

材料：ABS絲

原理：熱熔、擠壓、層層堆積成型。

優(yōu)缺點：運行成本較低，精度較高，成形樣件強度好，易于裝配，可進行消失模鑄造，表面質(zhì)量較好。但制作大型零件時造型速度略慢。

2-2、快速成形工藝2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所2-3、成形典型工藝及運行成本對比2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所2-4、熔融擠壓成型技術(shù)原理2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所概念型汽車2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所汽車零部件2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例汽車音像面板汽車進氣口汽車門把手2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例轎車模形2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所各種渦輪葉片2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所鑄造領(lǐng)域2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例通訊配件等CD盒2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所家庭制品（吸塵器/電吹風）2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所動漫卡通2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實例對話機器人2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所快速成型技術(shù)優(yōu)勢：大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)、試制的周期；降低了直接開模存在的風險；提高了成品率。2-6、快速成型技術(shù)優(yōu)勢

Ｐｒａｔｔ＆Ｗｈｉｔｎｅｙ實驗室于1994年制造了2000個鑄件,按常規(guī)的方法約需700萬美元,而ＲＰＴ方法只用60萬美元～70萬美元,生產(chǎn)時間節(jié)約了70%～90%。2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所3-1、產(chǎn)品精度常規(guī)測量方法產(chǎn)品精度常規(guī)測量方法：是指用傳統(tǒng)測量工具（如千分表、量塊、卡尺等）進行的測量，測量簡單的零件形狀、尺寸。測量工具本身精度不高，人為誤差較大；工具量程小、被測工件尺寸、形狀受到限制；許多形狀較復雜的測量任務(wù)(如曲面)難以實現(xiàn)；且占用機時較長。2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所3-1、傳統(tǒng)測量工具及手段2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所

隨著計算機軟件和硬件的不斷發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)為自由曲面產(chǎn)品的設(shè)計和制造提供了越來越大的支持。自由曲面是一種極難定義和加工的幾何元素。不像一般規(guī)則的幾何元素，能用有限參數(shù)給出精確定義，所以，對其加工精度的檢驗變得較為復雜。精密檢測技術(shù)是以精密機械為基礎(chǔ)綜合應(yīng)用光學、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)等多項先進技術(shù)組成的測量儀器，能完成各種復雜幾何元素的測量工作，精度可到μ級以上，操作快速，現(xiàn)以大量應(yīng)用于企業(yè)的生產(chǎn)與制造。3-2、產(chǎn)品精密檢測技術(shù)2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所1950年至2000年50年內(nèi)約提升兩個數(shù)量級平均每8年加工誤差縮小一半超精密加工精度0.005μm我國情況一般加工精度<0.01mm平均每12年加工誤差縮小一半增長速度比國外低50%，約落后15～20年3-3、產(chǎn)品加工精度提升的趨勢2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所

產(chǎn)品精度先進測量方法：

三坐標測量是當代普遍應(yīng)用的精密的形狀和尺寸檢測技術(shù)，是現(xiàn)代制造業(yè)、模具工業(yè)、產(chǎn)品設(shè)計等行業(yè)逐步走上核心技術(shù)自主研發(fā)和質(zhì)量保證的重要手段，屬于先進的產(chǎn)品質(zhì)量檢測方法。

3-4、產(chǎn)品精度先進測量方法2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所發(fā)展歷史1956年，英國Ferranti公司開發(fā)了第一臺三坐標測量機。3-5、三坐標檢測技術(shù)發(fā)展歷史世界上第一個觸發(fā)測頭2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所1992年全球擁有三坐標測量機46100臺，年銷售增長率在7%-25%左右；

發(fā)達國家擁有量高，在歐美、日韓每6-7臺機床配備一臺三坐標測量機；3-5、三坐標檢測技術(shù)發(fā)展歷史我國三坐標測量機生產(chǎn)始于20世紀70年代，年增長率在20%以上；

目前，三坐標檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用在汽車、家電、電子、模具等制造領(lǐng)域。2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所三坐標檢測流程3-6、三坐標檢測流程產(chǎn)品+圖紙工件裝夾、測頭校正、建立坐標手動測量元素、形位公差測量公差評價、檢測報告產(chǎn)品產(chǎn)品+3D模型CNC測量高精度、高柔性、優(yōu)異的數(shù)字化2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所精密測量：自動／手動操作3-7、三坐標檢測技術(shù)操作演示2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所精密測量：全自動3-7、三坐標檢測技術(shù)操作演示2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所3-8、三坐標測量元素（例）點2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所平面3-8、三坐標測量元素（例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所圓3-8、三坐標測量元素（例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所球3-8、三坐標測量元素（例）2007年4月浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所圓柱3-