半固态成型基本理论熔融沉积制造大作业毕业设计.doc

研究生课程考试答题册 考试课程 近净成型工艺基础与新技术 题 目 半固态成型基本理论  目录 前 言 4 1 熔融沉积制造工艺原理 5 1.1快速成形技术基本原理 5 1.2　FDM 的工艺原理 5 2 熔融沉积制造系统简介 5 2.1硬件系统 6 2.2软件系统 6 2.3供料系统 6 3 熔融沉积制造系统设备简介 7 4 FDM快速成型工艺过程 9 4.1产品三维建模 9 4.2三维模型分层处理 10 4.3 FDM造型 10 4.3.1 支撑制作 10 4.3.2实体制作 10 4.4 后处理 10 5 FDM工艺过程影响因素 11 5.1材料性能 11 5.2喷头温度和成型室温度 12 5.3挤出速度和填充速度 12 5.4分层厚度 12 5.5 延迟时间 13 5.6扫描方式 13 6 FDM工艺特点及应用 13 英文文献一 15 英文文献二 17 近净成形现有技术及新进展 20 ? 橡胶等静压净成型技术(rubber isostatic pressing RIP) 20 ? 溶液沉积制造技术(Liquid-Frozen Deposition Manufacturing L-FDM) 20 ? 增塑粉末挤压成形 (PEM) 21 ? 热静液挤压(Hot hydrostatic Extrusion) 22 ? 消失模铸造技术( LFC) 23 ? 真空低压消失模铸造技术 23 ? 压力消失模铸造技术 23 ? 振动消失模铸造技术 24 ? 消失模壳型铸造技术 24 参考文献 25 前 言 快速成型技术(Rapid Prototyping)是 20 世纪80年代中后期发展起来的一项新型的造型技术。RP技术是将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数控技术(CNC)、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。RP经过十多年的发展 ,已经形成了几种比较成熟的快速成型工艺光固化立体造型(SL-Stereo lithography)、分层物体制造(LOM-Laminated Object Manufacturing)选择性激光烧结(SLS-Selected Laser Sintering)和熔融沉积造型(FDM-Fused Deposition Modeling)等。这四种典型的快速成型工艺的基本原理都是一样的 ,但各种方法各有其特点。FDM（Fused Deposition Modeling）工艺是由美国学者Scott Crump于1988年研制成功，其后由Stratasys公司推出商品化的3D Modeler 1000、1100和FDM 1600、1650等系列产品。后来清华大学研究开发出了与其工艺原理相近的MEM（Melted Extrusion Modeling）工艺及系列产品。[1] 目前，FDM工艺已经广泛应用于汽车领域，如车型设计的检验设计、空气动力评估和功能测试；也被广泛应用于机械、航空航天、家电、通信、电子、建筑、医学、办公用品、玩具等产品的设计开打过程，如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前检验设计以及少量产品制造等。用传统方法需机几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型，用FDM成型法无需任何道具和模具，可快速完成。 1 熔融沉积制造工艺原理 1.1快速成形技术基本原理 快速成型技术是对零件的三维 CAD 实体模型 ,按照一定的厚度进行分层切片处理,生成二维的截面信息,然后根据每一层的截面信息 ,利用不同的方法生成截面的形状。这一过程反复进行,各截面层层叠加,最终形成三维实体。分层的厚度可以相等,也可以不等。分层越薄,生成的零件精度越高 ,采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。 1.2　FDM 的工艺原理 如图 1 所示。成形时，丝状的成形材料和支撑材料由送丝机构送至各自对应的 微细喷头，在喷头的挤出部位被加热至熔融或半熔融状态。喷头在计算机控制 下，按照模型的CAD分层数据控制的零件截面轮廓和填充轨迹作 X-Y 平面运动；同时在恒定压力下，将融化的材料以较低的速度连续的挤出并控制其流量。材料被选择 性的沉积在层面指定位置后迅速凝固，形成截面轮廓，并与周围的材料凝结。一层截面完成后 ，工作台下降一层的高度（0.25-0.75mm）2.1硬件系统 一般熔融沉积制造机械系统包括运动、喷头、成型室、材料室、控制室和电源室等单元，喷头是该系统的关键部件[7]。以上海富力奇公司推出的TSJ系列快速成型机为例介绍一下喷头结构[8]。如图2，喷头内的螺杆和送丝机构可用同一步进电机驱动，当外部计算机发出指令后，步进电机驱动螺杆，同时通过同步齿形带传动与送料辊将塑料