先進制造工藝-第一學(xué)時課件

先進制造技術(shù)AdvancedManufacturingTechnology(AMT)先進制造工藝_第一學(xué)時先進制造工藝技術(shù)概論快速原型制造技術(shù)超高速加工技術(shù)超精密加工技術(shù)

現(xiàn)代特種加工技術(shù)微細加工技術(shù)

第三章先進制造工藝技術(shù)先進制造工藝_第一學(xué)時通過本章的學(xué)習(xí)，了解先進制造工藝技術(shù)的基本特征及發(fā)展趨勢;掌握先進制造工藝技術(shù)中超高速加工技術(shù)、超精密加工技術(shù)、特種加工技術(shù)、快速原型制造技術(shù)以及微細加工技術(shù)的基本概念、關(guān)鍵支撐技術(shù)及發(fā)展應(yīng)用；了解這些先進技術(shù)手段在日常生活以及現(xiàn)代機械產(chǎn)品中的實際應(yīng)用;通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得先進制造工藝技術(shù)的基本知識，為進一步學(xué)習(xí)專業(yè)課程打下堅實的基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)先進制造工藝_第一學(xué)時了解先進制造工藝技術(shù)的定義、內(nèi)涵及現(xiàn)狀。掌握超高速加工技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識,了解其現(xiàn)狀及應(yīng)用。掌握超精密加工技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識,了解其現(xiàn)狀及應(yīng)用。了解快速原型制造技術(shù)相關(guān)內(nèi)容,掌握幾種典型的快速原型

工藝方法。教學(xué)要求先進制造工藝_第一學(xué)時機械制造工藝的定義

機械制造工藝是將各種原材料通過改變其形狀、尺寸、性能或相對位置，使之成為成品或半成品的方法和過程。先進制造工藝技術(shù)概論原材料成品半成品改變形狀,尺寸,性能,位置機床、工具先進制造工藝_第一學(xué)時機械制造工藝的基本概念

按其功能的不同，可將機械制造工藝分為如下三個階段：零件毛坯的成形準(zhǔn)備階段，包括原材料切割、焊接、鑄造、鍛壓加工成形等機械切削加工階段，包括車削、鉆削、銑削、刨削、鏜削、磨削加工等表面改性處理階段，包括熱處理、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、涂裝等先進制造工藝技術(shù)概論先進制造工藝_第一學(xué)時機械制造工藝流程圖先進制造工藝_第一學(xué)時制造加工精度

18世紀，其加工精度為1mm；

19世紀末，0.05mm；

20世紀初，μm級過渡；

20世紀50年代末，實現(xiàn)了μm級的加工精度；目前達到10nm的精度水平。切削加工速度

20世紀前，碳素鋼，耐熱溫度低于200oC，10m/min；

20世紀初，高速鋼，500-600oC，30-40m/min；

20世紀30年代，硬質(zhì)合金，800-1000oC，數(shù)百米/min;

目前陶瓷、金剛石、立方氮化硼，1000oC以上，一千至數(shù)千米/min。先進制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展先進制造工藝_第一學(xué)時切削速度隨刀具材料的變更而提高先進制造工藝_第一學(xué)時新型工程材料的應(yīng)用類型：超硬材料、超塑材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷等對制造工藝貢獻：①改善刀具切削性能，改進加工設(shè)備；②促進特種加工工藝發(fā)展。自動化和數(shù)字化工藝裝備的發(fā)展

單機自動化→系統(tǒng)自動化剛性自動化→柔性自動化→綜合自動化

先進制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展先進制造工藝_第一學(xué)時毛坯成形技術(shù)在向少、無余量發(fā)展如：熔模精密鑄造、精密鍛造、精密沖裁、冷溫擠壓等新工藝。表面工程技術(shù)的形成和發(fā)展表面工程：通過表面涂覆、表面改性、表面加工、表面復(fù)合處理改變零件表面形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲取與基體材料不同性能的一項應(yīng)用技術(shù)。如：電刷鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣象沉積、熱噴涂、化學(xué)熱處理、激光表面處理、離子注入等。先進制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展先進制造工藝_第一學(xué)時先進制造工藝的特點

優(yōu)質(zhì)以先進制造工藝加工制造出的產(chǎn)品質(zhì)量高、性能好、尺寸精確、表面光潔、組織致密、無缺陷雜質(zhì)、使用性能好、使用壽命和可靠性高高效與傳統(tǒng)制造工藝相比，先進制造工藝可極大地提高勞動生產(chǎn)率，大大降低了操作者的勞動強度和生產(chǎn)成本低耗先進制造工藝可大大節(jié)省原材料消耗，降低能源的消耗，提高了對日益枯竭的自然資源的利用率潔凈應(yīng)用先進制造工藝可做到零排放或少排放，生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，符合日益增長的環(huán)境保護要求先進制造工藝_第一學(xué)時第二節(jié)快速原型制造技術(shù)快速成形制造技術(shù)的概念快速成形制造的基本過程快速成形制造的主要方法快速成形制造的主要特征快速成形制造技術(shù)的應(yīng)用主要內(nèi)容：先進制造工藝_第一學(xué)時傳統(tǒng)制造工藝材料去除法：車、銑、刨、磨等成型與拼合法：鍛造、鑄造、沖壓、拉拔、焊接等快速成形技術(shù)先進制造工藝_第一學(xué)時快速成形技術(shù)“快速成形”（RapidPrototyping:RP）全新的制造理念——增材加工法基于離散/堆積成形原理的一種先進制造技術(shù)；機械工程、CAD、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)等先進技術(shù)的集成；20年來制造領(lǐng)域的重大突破，其對制造業(yè)的影響可與50～60年代數(shù)控技術(shù)相比。先進制造工藝_第一學(xué)時CAD/CAM技術(shù)RP技術(shù)激光技術(shù)數(shù)控技術(shù)新材料技術(shù)快速成形技術(shù)先進制造工藝_第一學(xué)時快速成形技術(shù)基本原理先進制造工藝_第一學(xué)時RP制造的基本過程先進制造工藝_第一學(xué)時RPM技術(shù)的原理和特點基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合。在CAD模型的直接驅(qū)動下，快速制造任意復(fù)雜形狀的三維實體。快速成形技術(shù)先進制造工藝_第一學(xué)時快速原型制造的基本過程◎CAD建模由CAD軟件設(shè)計出所需零件的計算機三維曲面或?qū)嶓w模型◎分層將三維模型沿一定方向（通常為Z向）離散成一系列有序的二維層片（習(xí)慣稱為分層）◎?qū)用嫘畔⑻幚砀鶕?jù)每層輪廓信息，進行工藝規(guī)劃，選擇加工參數(shù)，自動生成數(shù)控代碼先進制造工藝_第一學(xué)時三維CAD模型設(shè)計

在PC機或圖形工作站上用三維軟件

pro/Esolidworks

UG

CATIA

等設(shè)計零件的三維CAD模型。

先進制造工藝_第一學(xué)時CAD模型的近似處理

用STL文件格式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將三維實體表面用一系列相連的小三角形逼近，得到STL格式的三維近似模型文件。典型的STL文件

先進制造工藝_第一學(xué)時對STL文件切片處理

切片是將模型以片層的方式來描述，片層的厚度通常在50μm～500μm之間；無論零件形狀多么復(fù)雜，對每一層來說卻是簡單的平面矢量掃描組（如圖），輪廓線代表了片層的邊界。先進制造工藝_第一學(xué)時切片處理先進制造工藝_第一學(xué)時◎?qū)用婕庸づc粘接成形機制造一系列層片并自動將它們聯(lián)接起來，得到三維物理實體◎?qū)訉佣逊e◎后處理清理零件表面，去除輔助支撐結(jié)構(gòu)先進制造工藝_第一學(xué)時1892年，J．E．BLanther在他的美國專利(#473901)中，曾建議用分層制造法構(gòu)成地形圖。這種方法的原理是，將地形圖的輪廊線壓印在一系列的蠟片上，然后按輪廓線切割蠟片，并將其粘結(jié)在一起，熨平表面，從而得到三維地形圖。RP技術(shù)的產(chǎn)生歷程先進制造工藝_第一學(xué)時1902年，CarloBaese在他的美國專利(#774549)中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，這是現(xiàn)代第一種快速原型技術(shù)——“立體平板印刷術(shù)”(StereoLithography)的初始設(shè)想。1940年，Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線，然后將這些紙板粘結(jié)成三維地形圖的方法。50年代之后，出現(xiàn)了幾百個有關(guān)快速成型技術(shù)設(shè)想及專利。RP技術(shù)的產(chǎn)生歷程先進制造工藝_第一學(xué)時1976年，PaulLDimatteo在他的美國專利(#3932923)中，進一步明確地提出先用輪廓跟蹤器將三維物體轉(zhuǎn)化成許多二維輪廓薄片，然后用激光切割這些薄片（下圖），這些設(shè)想與現(xiàn)代另一種快速成型技術(shù)——“層積實體制造’’(LaminatedObjectManufacturing)的原理極為相似。RP技術(shù)的產(chǎn)生歷程先進制造工藝_第一學(xué)時1986年，CharlesWHull在他的美國專利(#4575330)中，提出了一個利用激光照射液態(tài)光敏樹脂，從而分層制作三維物體的快速成型機的方案。1988年，美國3Dsystem公司據(jù)此專利生產(chǎn)出了第一臺現(xiàn)代快速成型機—SLA250，開創(chuàng)了快速成型技術(shù)發(fā)展的新紀元。RP技術(shù)的產(chǎn)生歷程

在此后的10年內(nèi)，涌現(xiàn)了10多種不同形式的快速原型技術(shù)和相應(yīng)的快速原型設(shè)備，如薄形材料選擇性切割（LOM）、絲狀材料選擇性熔融(FDM)和粉末材料選擇性燒結(jié)(SLS)等，并且在工業(yè)、醫(yī)療及其它領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。SLA-250機型先進制造工藝_第一學(xué)時RP技術(shù)的產(chǎn)生歷程總之，快速成型技術(shù)帶來了制造方式的變革，采取分層—疊加(離散—堆積)的制造方式。先進制造工藝_第一學(xué)時快速成形技術(shù)在我國的發(fā)展先進制造工藝_第一學(xué)時快速成形技術(shù)在我國的發(fā)展先進制造工藝_第一學(xué)時快速成形技術(shù)的分類RP技術(shù)的具體工藝不下30余種，根據(jù)采用材料及對材料處理方式的區(qū)別，大致分為四大類：光敏樹脂液相固化成形選擇性激光粉末燒結(jié)成形薄片分層疊加成形熔絲堆積成形先進制造工藝_第一學(xué)時1.光敏樹脂液相固化成形光敏樹脂液相固化成形（StereoLithographyApparatus:SLA）又稱立體光刻、固化立體造型研究最多、技術(shù)最成熟的快速成形技術(shù)1988年，美國3Dsystems公司推出商品化的第一臺型快速原型成形機SLA-250，SLA型成型機占據(jù)RP市場較大的份額。先進制造工藝_第一學(xué)時1.光敏樹脂液相固化成形SLA基本原理圖◎基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理。液態(tài)材料在一定波長和強度的紫外光的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，分子量急劇增大，材料由液體轉(zhuǎn)變成固態(tài)。※過程、原理激光聚集到液態(tài)光固化材料（如光固化樹脂）表面逐點掃描，令其有規(guī)律地固化（由點到線到面）◎完成一個層面的建造◎升降移動一個層片厚度的距離，重新覆蓋一層液態(tài)材料先進制造工藝_第一學(xué)時先進制造工藝_第一學(xué)時◎第二層就牢固地粘貼到第一層上，由此層層迭加成為一個三維實體。◎進行第二層掃描，再建造一個層面◎后處理剝離、固化（紫外烘30min以上）、修補、打磨拋光等先進制造工藝_第一學(xué)時1.光敏樹脂液相固化成形特點精度高、表面質(zhì)量好、原材料利用率近100％，能制造出形狀特別復(fù)雜（空心）、特別精細（首飾、工藝品等）的零件。成形材料光固化樹脂材料包括齊聚物、反應(yīng)性稀釋物和光引發(fā)劑根據(jù)光引發(fā)劑引發(fā)機理不同分為：自由基光固化樹脂、陽離子光固化樹脂、混雜型光固化樹脂。先進制造工藝_第一學(xué)時SLA成形設(shè)備先進制造工藝_第一學(xué)時1.光敏樹脂液相固化成形SLA成形的應(yīng)用直接制作樹脂功能件，用于結(jié)構(gòu)驗證和功能測試；制作較復(fù)雜和精細的零件；制作原型用于快速翻制模具。照相機激光樹脂原型鼠標(biāo)外殼激光樹脂原型先進制造工藝_第一學(xué)時應(yīng)用案例西安交大·23h原型·2天硅橡膠模·3天內(nèi)·3萬元傳統(tǒng)（從設(shè)計思想到實物）10件·30天·10萬元先進制造工藝_第一學(xué)時SLA方法是目前快速成形技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法，也是技術(shù)上最為成熟的方法。※特點

◎SLA工藝成形的零件精度較高，能達到0.1mm；產(chǎn)品透明美觀，可直接做力學(xué)實驗。◎局限性：·

需要支撐·

樹脂收縮導(dǎo)致精度下降·

光固化樹脂價格昂貴·

有一定的毒性·

產(chǎn)品不能溶解，不利于環(huán)保先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光粉末燒結(jié)成形選擇性激光粉末燒結(jié)成形（SelectedLaserSintering）又稱選區(qū)激光燒結(jié)。1989年美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校C.R.Dechard研制成功，美國DTM公司商品化。先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光粉末燒結(jié)成形SLS工藝原理利用粉末材料（非金屬粉：蠟、工程塑料、尼龍等和金屬粉：鐵，鈷，鉻以及它們的合金）在激光照射下燒結(jié)的原理，在計算機控制下層層堆積成形。

SLS基本原理圖先進制造工藝_第一學(xué)時

SLS工藝原理圖先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光燒結(jié)（SLS）※原理、過程◎工作臺上鋪上一層粉末（可加粘結(jié)劑）很好密實度和平整度◎用激光器在上面掃描出零件截面高強度的CO2激光器◎有選擇地將粉末熔化或粘接，形成一個層面利用滾子鋪粉壓實◎后置處理去附粉、打磨等先進制造工藝_第一學(xué)時激光粉末燒結(jié)成形原理激光束燒結(jié)鋪粉激光束掃描頭先進制造工藝_第一學(xué)時激光粉末燒結(jié)成形原理去掉未燒結(jié)的粉先進制造工藝_第一學(xué)時激光粉末燒結(jié)成形原理滲入樹脂或蠟先進制造工藝_第一學(xué)時激光粉末燒結(jié)成形原理打磨、后處理先進制造工藝_第一學(xué)時掃描鏡組工作平臺粉末層鋪粉輥激光器工作缸送粉缸SLS成形設(shè)備組成先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光粉末燒結(jié)成形SLS成形設(shè)備采用進口激光器采用國產(chǎn)激光器先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光粉末燒結(jié)成形特點粉床上未被燒結(jié)部分成為燒結(jié)部分的支撐結(jié)構(gòu)，因而無需考慮支撐系統(tǒng)。選材較為廣泛，塑料、陶瓷、石蠟、金屬粉末等都可以作為燒結(jié)對象。可以直接成形金屬零件。精度不高。平均精度為±0.15～±0.2mm表面粗糙度不好，不宜做薄壁件。先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光粉末燒結(jié)成形成形材料較為成熟的SLS工藝材料先進制造工藝_第一學(xué)時2.選擇性激光粉末燒結(jié)成形成形材料目前研究趨勢金屬和陶瓷：提高原型的強度聚碳酸脂：線膨脹系數(shù)小粉末激光燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用先進制造工藝_第一學(xué)時精密鑄造用蠟件組裝葉輪先進制造工藝_第一學(xué)時精密鑄造用蠟件先進制造工藝_第一學(xué)時高分子粉末燒結(jié)塑料件先進制造工藝_第一學(xué)時金屬粉末燒結(jié)先進制造工藝_第一學(xué)時3.薄片分層疊加成形薄層分層疊加成形（LaminatedObjectManufacturing）又稱疊層實體制造。美國Helisys公司與1986年研制成功，并推出商品化機器。先進制造工藝_第一學(xué)時3.分層實體制造（LOM）LOM原理圖◎采用激光或刀具對片材進行切割※原理、過程首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線

將不屬于原型的材料切割成網(wǎng)格狀（碎片）◎片材表面涂覆上一層熱熔膠◎通過升降平臺的移動和箔材的送給◎熱壓輥輾壓將后鋪的箔材與先前的層片粘接在一起◎?qū)訉拥印兂?、后置處理（防潮、拋光、涂覆）先進制造工藝_第一學(xué)時分層實體制造先進制造工藝_第一學(xué)時每層材料切割后的情況先進制造工藝_第一學(xué)時截面輪廓被切割和疊合后所成的制品如圖所示。其中，所需的工件被廢料小方格包圍，剔除這些小方格之后，便可得到三維工件。截面輪廓被切割和疊合后所成的制件先進制造工藝_第一學(xué)時LOM快速成型機先進制造工藝_第一學(xué)時LOM產(chǎn)品先進制造工藝_第一學(xué)時工藝特點·

工藝簡單，成型速度快，易于制造大型零件片材上切割截面輪廓，而不用掃描整個截面·

零件的精度較高，激光切0.1mm，刀具切0.15mm不存在材料相變，不易引起翹曲變形·

材料廣泛，成本低，用紙制原料還有利于環(huán)保優(yōu)點先進制造工藝_第一學(xué)時缺點材料有浪費。制作完成的原型件表面粗糙，需經(jīng)過后續(xù)加工。原型件易吸收外在水氣，必須立即進行上漆等后處理。由于剝離廢料問題，很難制作出尺寸微細之原型件。力學(xué)性能差，只適合做外形檢查。不能直接做塑料工件先進制造工藝_第一學(xué)時應(yīng)用案例北京殷化激光快速成型及模具公司先進制造工藝_第一學(xué)時4.熔絲堆積成形熔絲堆積成形（FusedDepositionModeling）又稱熔融沉積成形。美國學(xué)者Dr.ScottCrump于1988年研制成功，美國Helisys公司推出商品化機器。先進制造工藝_第一學(xué)時※原理、過程FDM基本原理圖◎?qū)崛坌圆牧贤ㄟ^噴頭加熱器熔化（ABS、尼龍或蠟等）◎噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動同時將熔化的材料擠出◎材料凝固冷卻，與周圍的材料凝結(jié)形成一個層面◎后置處理4.熔絲堆積成形(FDM)先進制造工藝_第一學(xué)時先進制造工藝_第一學(xué)時熔絲堆積成形FDMFDM產(chǎn)生的橫截面FDM的走絲不能交叉,否則會在層面上形成高點先進制造工藝_第一學(xué)時工藝特點不用激光，使用、維護簡單，成本較低，非常適合用于概念設(shè)計的，對原型精度和物理化學(xué)特性要求不高的三維打印機。與其他使用粉末和液態(tài)材料的工藝相比，絲材更加清潔，易于更換、保存，不會在設(shè)備中或附近形成粉末或液體污染。在塑料零件領(lǐng)域，F(xiàn)DM工藝是一種非常適宜的快速制造方式，強度已經(jīng)接近或超過普通注塑零件。需要支撐。

先進制造工藝_第一學(xué)時4.熔絲堆積成形成形材料常用ABS工程塑料，對其要求是熔融溫度低（提高機器壽命、減少熱應(yīng)力）；粘度低（有助于材料順利擠出）；粘結(jié)性好、收縮率小等。支持材料與成形材料親和性不能太好，使其容易剝除?！孟灣尚蔚牧慵?，可以直接用于失蠟鑄造先進制造工藝_第一學(xué)時4.熔絲堆積成形FDM成形設(shè)備先進制造工藝_第一學(xué)時4.熔絲堆積成形FDM加工的原型件先進制造工藝_第一學(xué)時三維打印機原理（3DP）

(Threedimensionalprinting)※原理、過程3DP基本原理圖3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強度較低，還須后處理。先燒掉粘接劑，然后在高溫下滲入金屬，使零件致密化,提高強度先進制造工藝_第一學(xué)時三維打印工藝原理開始鋪一層粉噴射粘接劑降低打印平臺最終零件重復(fù)去除先進制造工藝_第一學(xué)時先進制造工藝_第一學(xué)時先進制造工藝_第一學(xué)時幾種RP工藝比較先進制造工藝_第一學(xué)時RPM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀快速成形技術(shù)的應(yīng)用先進制造工藝_第一學(xué)時快速成型技術(shù)的主要應(yīng)用各行業(yè)的應(yīng)用狀況如下:

◆汽車、摩托車:外形及內(nèi)飾件的設(shè)計、改型、裝配試驗，發(fā)動機、汽缸頭試制。

◆家電:各種家電產(chǎn)品的外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配試驗與功能驗證，市場宣傳，模具制造。

◆通訊產(chǎn)品:產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配試驗，功能驗證，模具制造。

◆航空、航天:特殊零件的直接制造，葉輪、渦輪、葉片的試制，發(fā)動機的試制、裝配試驗。先進制造工藝_第一學(xué)時◆輕工業(yè):各種產(chǎn)品的設(shè)計、驗證、裝配，市場宣傳，玩具、鞋類模具的快速制造。

◆醫(yī)療:醫(yī)療器械的設(shè)計、試產(chǎn)、試用，CT掃描信息的實物化，手術(shù)模擬，人體骨關(guān)節(jié)的配制。

◆國防:各種武器零部件的設(shè)計、裝配、試制，特殊零件的直接制作，遙感信息的模型制作。

先進制造工藝_第一學(xué)時利用加工的樣品，找出新產(chǎn)品外觀、結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，完善設(shè)計。利用加工出的樣品可以進行裝配和功能驗證。利用新產(chǎn)品樣件可先進行市場調(diào)研，投標(biāo)、招標(biāo)。

產(chǎn)品功能試驗先進制造工藝_第一學(xué)時(1)汽車、摩托車行業(yè)：外形及內(nèi)飾件的設(shè)計、改型、裝配試驗，發(fā)動機、汽缸頭試制。

發(fā)動機蠟?zāi)Ｆ囓嚐糁Ъ苣ν熊嚫采w件汽車進氣管先進制造工藝_第一學(xué)時（2）家用電器：各種家電產(chǎn)品的外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配試驗與功能驗證，

市場宣傳，模具制造。吸塵器先進制造工藝_第一學(xué)時（3）通訊產(chǎn)品：產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配試驗，功能驗證，模具制造。票據(jù)打印機可視電話先進制造工藝_第一學(xué)時（4）航空、航天：特殊零件的直接制造，葉輪、渦輪、葉片的試

制，發(fā)動機的試制、裝配試驗。

航空渦輪發(fā)動機泵殼燃氣機S段葉輪先進制造工藝_第一學(xué)時(5)輕工業(yè)：各種產(chǎn)品的設(shè)計、驗證、裝配，市場宣傳，玩具、鞋類模具的

快速制造。吹風(fēng)機小玲瓏先進制造工藝_第一學(xué)時(6)國防：各種武器零部件的設(shè)計、裝配、試制，特殊零件的直接制作，遙

感信息的模型制作。殲擊機控制手柄水坦波輪先進制造工藝_第一學(xué)時(7)精密鑄造行業(yè)的應(yīng)用進氣管蠟?zāi)ｏw機泵殼蓋先進制造工藝_第一學(xué)時軟組織（如腎）進行手術(shù)模擬人體骨關(guān)節(jié)的配制顱骨修復(fù)CT掃描信息熔融沉積快速成形制造人體骨骼模型（如顱骨、牙齒）(8)醫(yī)療：醫(yī)療器械的設(shè)計、試產(chǎn)、試用，CT掃描

信息的實物化先進制造工藝_第一學(xué)時快速成型應(yīng)用案例案例1：設(shè)計驗證

用于新產(chǎn)品外觀設(shè)計驗證和結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證，發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，完善產(chǎn)品設(shè)計。圖是某汽車車燈生產(chǎn)廠家新型車燈制作的樣件，包括外罩、車燈架等共4件。采用AFS成型技術(shù)并結(jié)合CNC加工，僅用5天就完成了全部制作。制作出的樣品不僅形狀和尺寸與最終產(chǎn)品完全相同，而且還有較好的機械強度。設(shè)計人員將樣件裝在車體上，其效果看起來與真實產(chǎn)品幾乎一樣。這樣可以與用戶進行直接交流和反復(fù)比較，對產(chǎn)品的外觀還可修改，達到了更理想狀態(tài)。這一驗證過程，使設(shè)計更趨完美，更好地滿足了用戶的要求。先進制造工藝_第一學(xué)時

制作樣品實件，進行裝配實驗。圖是加工的吸塵器外殼。用戶不僅要進行外觀評價，而且要將內(nèi)部部件裝入樣件中，進行裝配實驗和結(jié)構(gòu)評估。如果選擇傳統(tǒng)加工方法，分塊，手工粘結(jié)，預(yù)計制作吸塵器樣品需2個月，費用為5萬元。用快速成型技術(shù)，僅用7天就將該產(chǎn)品一套共十九件交給委托方。用戶在裝配實驗中發(fā)現(xiàn)了幾處裝配干涉和結(jié)構(gòu)不合理處。案例2：裝配驗證先進制造工藝_第一學(xué)時

圖為某摩托車廠制作的250型雙缸摩托車汽缸頭。這是一款新設(shè)計的發(fā)動機，用戶需要10件樣品進行發(fā)動機的模擬實驗。該零件具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機加工無法加工，只能采用鑄造成型。整個過程需經(jīng)過開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機加等工序，與實際生產(chǎn)過程相同。其中僅開模一項就需三個月時間。這對于小批量的樣品制作無論在時間上還是成本上都是難以接受的。采用選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，以精鑄熔模材料為成型材料，在AFS成型機上僅用5天即加工出該零件的10件鑄造熔模，再經(jīng)熔模鑄造工藝，10天后得到了鑄造毛坯。經(jīng)過必要的機加工，30天即完成了此款發(fā)動機的試制。案例3：功能驗證先進制造工藝_第一學(xué)時

快速成型與鑄造工藝的結(jié)合稱為快速鑄造工藝。利用快速成型技術(shù)直接制作蠟?zāi)?，快速鑄造過程無須開模具，因而大大節(jié)省了制造周期和費用。圖是為某汽車廠采用快速鑄造方法生產(chǎn)的四缸發(fā)動機的蠟?zāi)＜拌T件，按傳統(tǒng)金屬鑄件方法制造，模具制造周期約需半年，費用幾十萬。用快速鑄造方法，快速成型鑄造熔模3天，鑄造10天，使整個試制任務(wù)比原計劃提前了5個月。案例4：快速鑄造發(fā)動機缸體蠟?zāi)ｈT造出的發(fā)動機缸體先進制造工藝_第一學(xué)時

圖為某航空產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，要生產(chǎn)幾十件某戰(zhàn)斗機型的控制手柄，該手柄為鋁合金中空多孔結(jié)構(gòu)，且外型為多曲面不規(guī)則形狀，若開模生產(chǎn)，其成本相當(dāng)可觀。利用快速成型設(shè)備，迅速拿到樣件，經(jīng)測評合格后，用快速成型機進行小批量生產(chǎn)，即減少了投資，又贏得了時間。案例5：小批量無模生產(chǎn)先進制造工藝_第一學(xué)時

圖是采用快速鑄造方法生產(chǎn)的燃氣發(fā)動機S段，零件直徑800mm，高410mm，按傳統(tǒng)金屬鑄件方法制造，模具制造周期約需半年，費用幾十萬。用快速鑄造方法，快速成型鑄造熔模7天（分6段組合），拼裝、組合、鑄造10天，費用每件不超過2萬（共6件）。案例6：解決疑難問題先進制造工藝_第一學(xué)時

利用快速成型機先制作出產(chǎn)品樣件再結(jié)合真空注型機翻制硅膠模具，可進行小批量塑料零件的生產(chǎn)。這種模具壽命可達40-50件左右。完全可以滿足快速小批量生產(chǎn)的要求。

圖為給一冰箱廠制作的冰箱內(nèi)的內(nèi)飾件?？焖俪尚?/p>