先进制造技术基础_第3章_先进制造工艺技术.ppt

第3章 先进制造工艺技术 工艺特点： ◎ 使用、维护简单，成本较低 FDM工艺不用激光器件 ◎ 精度可达±0.12mm，适合做薄壁件。 ◎ 污染小，材料可以回收。 ※ 用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造 ※ 用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设 计、测试与评估等方面得到广泛应用 5．三维打印机原理 （3DP） (Three dimensional printing ) ※原理、过程 3DP基本原理图 左面是储粉筒，材料被放置在快速成型过程的起始位置，零件是由粉末和胶水组成的。 右面就是部件制作的地方。 在工作平台的里面是一个平整的金属盘，上面一层层微细的粉末由滚筒铺开，然后在制作过程中由打印头喷出粘着剂进行粘结。 三维打印工艺原理 3.4.3 RPM技术的发展现状 (略) 3.4.4快速成形技术的应用 医学 快速模具制造 快速铸造 产品功能试验 新产品快速开发制造 医学 软组织（如肾） 进行手术模拟 人体骨关节的配制颅骨修复 CT扫描信息 熔融沉积快速成形制造人体骨骼模型（如颅骨、牙齿） 快速模具制造 快速铸造上的应用 利用加工的样品，找出新产品外观、结构设计缺陷，完善设计。 利用加工出的样品可以进行装配和功能验证。 利用新产品样件可先进行市场调研，投标、招标。 产品功能试验 §3-5现代特种加工技术 ◎用非常规的切削加工手段 ◎利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量 ◎直接施加于被加工工件部位 ◎达到材料去除、变形及改变性能等目的 ※定义（内涵） 种类繁多，有的归结为微细加工技术 3.5.1 概述 3.5.2 激光加工 1、 激光加工的原理与特点 (1)激光加工的原理 利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应加工各种材料 ◎激光： ※强度高、方向性好、单色性好的相干光。 ※聚焦斑点微米甚至亚微米 ※功率密度达到 ～ W/cm2 ※温度可达10000℃以上。 ※材料瞬时急剧熔化和汽化，爆炸性地高速喷射 1－全反射镜；2－工作物质；3－玻璃套管； 4－部分反射镜；5－聚光镜；6－氙灯；7－电源 激光加工示意图 (2) 激光加工的特点 ※几乎对所有金属和非金属都可以进行激光加工。 ※极小的光斑，可进行微细和精密加工，如微细窄 缝和微型孔的加工。 ※可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室或其它地点进行加工。 ※加工时不需用刀具，非接触加工，无机械加工变形。 ※无需加工工具和特殊环境，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小。 2.激光加工的基本设备 激光器、导光聚焦系统、加工机(激光加工系统) (1)激光器 ※电能转变成光能，产生所需要的激光束。 ※固体、气体、液体和半导体激光器四大类。 ※二氧化碳气体激光器及红宝石等固体激光器广泛应用于激光加工 输出功率与能量大 ※He-Ne(氦—氖)气体激光器精密测量中被广泛采用 激光易控制，而且方向性、单色性及相干性好 (2)导光聚焦系统 光束经放大、整形、聚焦后作用于加工部位，这种从激光器输出窗口到被加工工件之间的装置称为导光聚焦系统。 (3)激光加工系统 ※床身 ※工作台 能够在三维坐标范围内移动 ※机电控制系统 计算机来控制工作台的移动，实现激光加工的连续工作 3.激光加工技术的应用 (1)激光打孔 ※硬度大、熔点高的材料、又小又深的孔 钟表或仪表的宝石轴承 钻石拉丝模具 化学纤维的喷丝头 火箭或柴油发动机中的燃料喷嘴 任何材料的不同位置，打出浅至几微米，深至二十几毫米以上的小孔 ◎精度高、通用性强、稳定可靠 ※优点： ◎由于没有工具磨损，激光打孔可以高速实现薄板高 密度群孔的制造。? ◎效率高、综合效益显著 陶瓷·Φ0.5mm孔 激光打孔叶片 Φ0.5mm小孔 激光打孔 过滤板·82万个Φ0.7mm孔 (3mm厚不锈钢板) (2)激光切割 ※特点 ①切割精度高 ②非接触切割，被切割工件不受机械作用力、变形极小。 ③切割速度高。一般可达2～4m/min。 ④可与计算机数控技术结合，实现加工过程自动化，改善劳动条件。 (4)激光焊接 激光的功率密度为1～100 KW/mm2 照射时间约为1/100 s左右 ※特点 ①激光焊接变形小。激光照射时间短，焊接过程极为迅速。 ②激光焊接强度高，具有熔化精华效应，能纯净焊缝金属。 ③激光焊结能量密度高，对高熔点、高导热率的焊接特别有利。 ④激光焊接可透过透明体进行焊接，以防止杂质污染和腐蚀，适应于精密仪表和真空仪器元件的焊接。 不锈钢毛细管·激光焊接 钛管·激光焊接 (4)激光表面处理 当激光的功率密度约为10～1000 W/mm2时，便可实现对铸铁、中碳钢，甚至低碳钢等材料进行激光