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1、本科畢業(yè)設(shè)計第36頁共36頁立式加工中心X、Y方向進(jìn)給系統(tǒng)以及床身的設(shè)計1引言1.1快速成型技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1．1快速成型（RP）技術(shù)簡介快速原型制造技術(shù)，又叫快速成型技術(shù)，英文：RAPIDPROTOTYPING（簡稱RP技術(shù)），RAPIDPROTOTYPINGMANUFACTURING，簡稱RPM?？焖俪尚停≧P）技術(shù)是在90年代發(fā)展起來的一項先進(jìn)制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的一項關(guān)鍵共性技術(shù),對促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有積極的推動作用。它于20世紀(jì)80年代后期產(chǎn)生于美國，很快擴(kuò)展到日本及歐洲
2、，比喻20世紀(jì)90年代初期引進(jìn)我國，是近20年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一項重大突破，并由此產(chǎn)生一個新興的技術(shù)領(lǐng)域。它借助計算機(jī)、激光、精密傳動、數(shù)控技術(shù)等現(xiàn)代手段，將CAD和CAM技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、機(jī)械工程、電子技術(shù)及激光技術(shù)的技術(shù)集成以實現(xiàn)從零件到三維實體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。它是一種基于離散堆積成型思想的新型成型技術(shù)，是又CAD模型直接驅(qū)動的快速完成任意復(fù)雜形狀三維實體零件制造的技術(shù)的總稱?？焖俪尚危≧apidPrototyping，RP）技術(shù)基于離散/堆積原理，采用多種直寫（DirectWriting）技術(shù)控制單元材料狀態(tài)，將
3、傳統(tǒng)上相互獨(dú)立的材料制備和材料成形過程合，建立了零件成形信息及材料功能信息數(shù)字化到物理實現(xiàn)數(shù)字化之間的直接映射，實現(xiàn)了從材料和零件的設(shè)計思想到物理時間的一體化[1]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，間接快速制模技術(shù)成為RP最重要的應(yīng)用領(lǐng)域；生物活性材料快速成形成為RP研究中一個新的熱點(diǎn)，快速成形的生物材料進(jìn)入細(xì)胞和大分子層次；RP技術(shù)的研究重點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)移到快速制造（RapidManufacturing），主要是直接金屬件的制造，快速成形技術(shù)的概念也由快速原型向快速制造轉(zhuǎn)化[2]。而基于噴射技術(shù)的熔融沉積成型（FusedDepositionModelin
4、g，F(xiàn)DM）正是當(dāng)前最活躍使用最廣泛的RP技術(shù)之一。1.1.2快速成型技術(shù)的基本原理本科畢業(yè)設(shè)計第36頁共36頁傳統(tǒng)的零件加工過程是先制造毛坯，然后經(jīng)切削加工，從毛坯上去除多余的材料，從而達(dá)到設(shè)計所要求的形狀、尺寸和公差，這種方法統(tǒng)稱為材料去除制造。快速原型制造技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工法，而基于“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，它能在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，是一種全新的制造技術(shù)。1.1.3快速成型（RP）技術(shù)的特點(diǎn)RP技術(shù)將一個實體的復(fù)雜的三維加工離散成一
5、系列層片的加工，大大降低了加工難度，具有如下特點(diǎn)： ?。?）成型全過程的快速性，適合現(xiàn)代激烈的產(chǎn)品市場； （2）可以制造任意復(fù)雜形狀的三維實體； ?。?）用CAD模型直接驅(qū)動，實現(xiàn)設(shè)計與制造高度一體化，其直觀性和易改性為產(chǎn)品的完美設(shè)計提供了優(yōu)良的設(shè)計環(huán)境； ?。?）成型過程無需專用夾具、模具、刀具，既節(jié)省了費(fèi)用，又縮短了制作周期。 ?。?）技術(shù)的高度集成性，既是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是對它們的綜合應(yīng)用，帶有鮮明的高新技術(shù)特征。以上特點(diǎn)決定了RP技術(shù)主要適合于新產(chǎn)品開發(fā)，快速單件及小批量零件制造，復(fù)雜形狀零件的制造，模具與模型設(shè)
6、計與制造，也適合于難加工材料的制造，外形設(shè)計檢查，裝配檢驗和快速反求工程等。1.1.4快速成型（RP）技術(shù)的研究背景自美國3D公司1988年推出第一臺商品SLA快速成形機(jī)以來，已經(jīng)有十幾種不同的成形系統(tǒng)，其中比較成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。本次畢設(shè)的任務(wù)就是基于各種快速成型技術(shù)中的FDM技術(shù)提出來的2.快速成型的分類及其應(yīng)用1.4快速成型技術(shù)的分類目前快速成型技術(shù)在“分層制造”本科畢業(yè)設(shè)計第36頁共36頁思想的基礎(chǔ)上，已出現(xiàn)了數(shù)十種工藝方法，并且新的工藝還在不斷涌現(xiàn)。根據(jù)所使用的材料和建造技術(shù)的不同，目前應(yīng)用比較
7、廣泛的方法有選擇性激光燒結(jié)法（SLS）、光固化成型法（SLA）、熔融沉積制造法（FDM）、疊層實體制造法（LOM）等。1)選擇性激光燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering,SLS)工藝SLS工藝是采用粉末狀材料成型的。用激光束在計算機(jī)的控制下有選擇地進(jìn)行燒結(jié)，被燒結(jié)部分固化在一起構(gòu)成了零件的實心部分。一層完成后再進(jìn)行下一層，新的一層則與上一層牢固地結(jié)合在一起。所有層完成后，去除多余未燒結(jié)的粉末，再經(jīng)過打磨、烘干等后處理，便得到燒結(jié)后的零件。如下圖所示：圖1選擇性激光燒結(jié)原理圖2）光固化成型法(Stereolithogra
8、phyApparatus,SLA)工藝SLA工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。激光束在控制系統(tǒng)的控制下按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形
