激光加工研究生课程讲义.pptVIP

铣切沉积层 CMB正在成形零件 Controlled Metal Buildup （CMB）过程 美国The University of Michigan研究 DMD设备组成 正在成形零件 LENS制造的零件，其尺寸精度，在X，Y方向为0.05mm，在Z方向为0.38mm。 最近几年的进展：1.制造成份梯度过渡的多材料结构；2.制造带有均布内冷却水道的注射模；3.开发了铝合金零件的制造和修复工艺；4.开发了工模具修复工艺。 材料 沉积层方向与拉伸方向（粉末目数） 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率% 316不锈钢 垂直（-325） 垂直（100/325） 平行（-325） 退火棒（常规方法） 793 793 807 586 448 448 593 241 66 51 33 50 625镍基合金 平行（100/325） 垂直（100/325） 退火棒（常规方法） 931 931 834 634 517 400 38 37 40 Directed Light Fabrication (DLF) ：是美国Los Alamos National laboratory从1991年开始研究的金属零件近终形制造技术。其原理和LENS技术完全相似，采用的激光器为Nd：YAG，功率为1kw，沉积速率为12cm3/h。DLF的数控机床采用5轴运动，即工作台可沿X、Y方向水平运动，同时可以在X-Y平面内围绕Z轴转动以及相对于Z轴进行倾斜，此外还配合有激光头在Z方向的垂直运动。使得DLF可以制造具有悬挂臂的金属零件。 图1.21 DLF成形过程 图1.22 DLF制造的零件（a）注射模嵌入件（b）悬臂零件 （b）光反射器 快速制造技术制造的零件 DMD修复的零件 Lasform制造的Ti合金零件 SDM制造的Alcoa注射模 SDM制造的GM注塑模 快速模具 目前我国汽车工业迅猛发展，正在开发自己的轿车车型，大型覆盖件金属模具的快速、低成本制造是决定轿车更新换代、参与竞争的最关键因素之一，而我国的模具制造业很难满足汽车工业发展的需要，尤其是轿车大型覆盖件金属模具几乎全部依靠进口，价值数亿元。目前比较先进的汽车大型覆盖件金属模具制造技术是建立在轻型数控铣、大型精密数控铣和消失模铸造技术基础之上的，初期投资巨大，生产周期长，费用高。基于快速成形RP/RM技术的大型汽车覆盖件金属模具制造技术，是打破上述局面的很好出路。 许多制造商发现RP/RM技术是缩短模具制造周期的关键。因此，RP/RM行业已将更多的精力投入到快速模具的研究上。以RP生成的实体模型作模心或模套，结合精铸、粉末烧结或电极研磨等技术可以快速制造出功能模具或工装设备，其制造周期较之传统的数控切削方法可缩短30%～40%以上，而成本却下降35%～70%。模具的几何复杂程度愈高，这种效益愈显著。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。业内专家认为，虽然模具种类繁多，但在十一五期间发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。这使得基于快速成型技术的快速模具制造具有很好的发展前景。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD／CAE／CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。金属模具的快速制造是ＲＰ＆Ｍ技术的努力目标,将ＲＰ＆Ｍ技术应用到模具制造工艺中,可大大减少模具制造成本和周期。世界先进工业化国家的ＲＰ＆Ｍ技术在经历了模型与零件试制、快速软模制造(ＲＳＴ,ＲａｐｉｄＳｏｆｔＴｏｏｌｉｎｇ)的阶段后,目前正向快速硬模(金属模具)制造(ＲＨＴ,ＲａｐｉｄＨａｒｄＴｏｏｌｉｎｇ)方向发展,ＲＨＴ已成为国际上ＲＰ＆Ｍ技术应用研究开发的重点。 快速模具制造技术有间接制模法和直接制模法，也称为软模、桥模和硬模。(1)软模(softtooling)通常指的是硅橡胶模具。用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作的原型,再翻成硅橡胶模具后,向模中灌注双组份的聚氨酯,固化后即得到模具零件。(2)桥模(bridgetooling)通常是指可直接进行注塑生产的环氧树脂模具。采用环氧树脂模具与传统注塑模具相比,成本只有传统方法的几分之一,生产周期也大大减少。环氧树脂模具寿命不及钢模,但比硅胶模高,可达1000～5000件,可满足中小批量生产的需要。瑞士的Ciba精细化工公司开发了树脂模具系列材料CibaTool。(3)硬模(hardtooling)通常是指用RP技术间接制造金属模具和用RM技术直接制造金属模具。下图为几种主要快速制模方法的基本工艺路线。