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熔融沉积快速成型_图文

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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熔融沉积快速成型学生:辛何目录1 概念及简介3 型过程影响因素分析8 气压式熔融沉积快速成型系统工艺原理及过程11 融沉积快速成型技术应用9 念及简介熔融沉积造型 (用热熔喷头,使半流动状态的材料按 层沉积、凝固后形成整个原型或零件。这一技术又称为熔化堆积法、熔融挤出成模等。介丝状材料选择性熔覆( 称又称熔融沉积造型。将各种丝材加热熔化的成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品,以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为 研究熔融沉积制造 (称 艺的主要有 种技术以美国面为250型后,先后推出 998年 大成型体积为600于采用挤出头磁浮地位系统,可在同一时间控制两个挤出头,因此 其造型速度为过去的 5倍。998年与 用 于 1999年推出可使用聚酯热塑性塑料的 成型体积达 305艺原理及过程结性,在计算机控制下层层堆积成形。如图 2所示,加热喷头在计算机的控制下,可根据截面轮廓的信息,作 方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送至喷头,幵在喷头中加热至熔融态,然后被选择性地涂覆在工作台上,快速冷却后形成截面轮廓。一层截面完成后,喷头上升一截面层的高度,再迚行下一层的涂覆。如此循环,最终形成三维产品。工艺原理了节省材料成本和提高沉积效率,新型 喷头 。一个喷头用于沉积模型材料,一个喷头用于沉积支撑材料。一般来说,模型材料丝精细而且成本较高,沉积的效率也较低。而支撑材料丝较粗且成本较低,沉积的效率也较高。双喷头的优点除了沉积过程中具有较高的沉积效率和降低模型制作成本以外,还可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料,以便于后处理过程中支撑材料的去除,如水溶材料、低于模型材料熔点的热熔材料等。设计三维 型、后处理。如图所示。快速成型的过程1 设计 用计算机辅助设计软件设计出三维用的设计软件有 : 三维模型的近似处理用一系列相连的小三角平面来逼近曲面,得到 多常用的 加而成的。所以必须将 层的厚度范围通常在 造型产品的造型包括两个方面 :支撑制作和实体制作。5 后处理快速成型的后处理主要是对成型迚行表面处理。去除实体的支撑部分,对部分实体表面迚行处理,使成型精度、表面粗糙度等达到要求。但是,成型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除,在处理过程中会出现损坏成型表面的情况,从而影响成型的表面品质。于是, 1999年 效的解决了这个难题。目前,我国自行研发 型的后处理仍然是一个较为复杂的过程。三 整个系统构造原理和操作简单,维护成本低,系统运行安全。可以使用无毒的原材料,设备系统可在办公环境中安装使用。成型速度快。用熔融沉积方法生产出来的产品,不需要 的刮板再加工这一道工序。系统校准为自动控制。以直接用于熔模铸造。可以成型任意复杂程度的零件,常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件。原村料在成型过程中无化学变化,制件的翘曲变形小。原材料利用率高,且材料寿俞长。支撑去除简单.无需化学清洗,分离容易。成型轴垂直方向的强度比较弱。需要设计与制作支撑结构。需要对整个截面进行扫描涂覆,成型时间较长。原材料价格昂贵。快 快 较慢 较慢原型精度 高 较高 较低 较低制造成本 较高 低 较低 较低复杂程度 复杂 简单 复杂 中等零件大小 中小件 中大件 中小件 中小件常用材料 热固性光敏 树脂等 纸、金属箔、 塑料薄膜等石蜡、塑料、金属、陶瓷等粉末石蜡、尼龙、熔点金属等四 硬件系统硬件系统由机械系统和控制系统组成。 机械系统机械系统由运动、喷头、成形室、材料室、等单元组成,多采用模块化设计,各个单元相互独立。运动单元只完成扫描和喷头的升降动作,且运动单元的精度决定了整机的运动精度。加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作 方向的运动。成形室用来把丝状材料加热到熔融态,材料室用来储存 控制系统由控制柜与电源柜组成,用来控制喷头的运动以及成形室的温度。软件系统软件系统由几何建模和信息处理组成。 几何建模几何建模单元是设计人员借助三维软件,如 , 完成实体模型的构造,并以 信息处理信息处理单元主要完成 面层文件生成、填充计算,数控代码生成和对成形系统的控制。如果根据 由计算机设计出支撑结构并生成支撑,然后对 后根据每一层的填充路径,将信息输给成形系统完成模型的成形。 供料系统由马达驱动橡胶辊子,从而将丝料送入成形喷头。五 度低、粘结性好、收缩率小。影响材料挤出过程的主要因素是粘度。材料的粘度低、流动性好,阻力就小,有助于材料顺利的挤出。材料的流动性差,需要很大的送丝压力才能挤出,会增加喷头的启停响应时间,从而影响成形精度。要材料主要为丝状热塑性材料,常用的有 石蜡 、塑料 、 尼龙丝 等低熔点材料和低熔点 金属、陶瓷 等的线材戒丝材。在熔丝线材方面,主要材料是 人造橡胶 、 铸蜡 和 聚酯热塑性塑料 。目前用于 烯腈 苯乙烯聚合物细丝 ( 400)、 甲基丙酸烯 丁二烯 500,医用)、 消失模铸造蜡丝( 塑胶丝 ( 20)。六 一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构- “ 支撑 ” ,以保证成形过程的顺利实现。. 溶性支撑 ): 可以分解于碱性水溶剂的可溶解性支撑结构。(易剥离性支撑 ): 水溶性支撑的前身,由手工将支撑从工件表面剥离以移除。水溶性支撑因为可以不用考虑机械式的移除,所以可以接近于细小的特征,因而用的更广泛。七 压式熔融沉积快速成型系统气压式熔融沉积快速成型系统( 工作原理如图示:作原理气压式熔融沉积快速成形系统的工作原理被加热到一定温度的低黏性材料(该材料可由不同相组成,如粉末 通过空气压缩机提供的压力由喷头挤出,涂覆在工作平台或前一沉积层之上。喷头按当前层面几何形状进行扫描堆积,实现逐层凝固。工作台由计算机系统控制 X,Y,逐层制造三维实体和直接制造空间曲面。热与冷却、挤压、喷头机构、可升降工作台及支架机构 6部分组成。其中控制用计算机配置有 三维模型进行切片和诊断,并在零件的高度方向,模拟显示出每隔一定时间的一系列横截面的轮廓,加支撑软件对零件进行自动加支撑处理。数据处理完毕后,混合均匀的材料按一定比例人工送入加热室。加热室由电阻丝加热,经热电阻测温并由温度控制器使其温度恒定,使材料处于良好的熔融挤压状态,后经压力传感器测压后进行挤压,制造原型零件。控制系统能使整个 中包括气路的通断、喷头的喷射速度以及喷射量与原型零件整体制造速度的匹配等。压式熔融沉积快速成型系统特点1)成型材料广泛2)设备成本低3)于喷嘴孔径较小,对于成型材料的粘度、包含杂质的颗粒度等的要求都很严格2)由于可成型零件的最小圆角取决于出丝直径和控制技术,成型时不能成型很尖锐的拐点,成型过程中,在每一层的开始与结束点的结合处会出现熔接痕,传统 蜡丝或 果采用高熔点的热塑性复合材料,或对于一些不容易加工成丝材的材料,如 会相当困难。该系统无需再采用专门的挤压成丝设备来制造丝材,工作时只需要将塑性材料倒入喷头的腔体内,依靠加热装置将其加热到熔融挤压状态,不但避免了必须采用丝材材料这一限制,而且节省了一道工序,提高了生产效率。2)所选的空气压缩机可提供 1准确控制使送入加热室的压缩气体压力恒定(不同材料其压力设定值可不同)。压力装置结构简单,提供的压力稳定可靠,成本低。3)传统的 用电机驱动一对送进轮来提供推力,送丝机构和喷头采用推 用原理类似于活塞难免会由于送丝滚轮的往复运动致使挤出过程不连续和因震动较大而产生的运动惯性对喷头定位精度的影响。改进后的 小了机构的震动提高了成型精度。个系列点是运行成本低、塑料材料、设备价格低、配套模拟软件及教学培训软件;缺点是做精细工件能力弱;适用于企业用户、特别适用于高校科研和教学。下图为 点是塑料材料、材料抗冲击性好;缺点是运行成本非常高、中大型加工尺寸设备价格高、做精细工件能力弱;适用于企业用户及科研要求的高校研究机构,不适合高校教学机构。下图为点是塑料材料、材料抗冲击性好;缺点是运行成本非常高、中大型加工尺寸设备价格高、做精细工件能力弱;适用于企业用户及科研要求的高校研究机构,不适合高校教学机构。图为 200内 有其独特的特点, 卷轴状的丝质原材料是通过加热喷头挤出,原型在一个垂直上下游动的底座上逐层制造。料 加工尺寸 /形尺寸 /华大学 、尼 龙 250国 )热塑性材料、54 254057、胶 254605700s 塑料、蜡 305碳酸 酯 355270 20303686融沉积快速成型技术的应用械、航空航天、家电、通讯、电子、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程,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、塑料件开模前校验设计以及少量产品制造等,也应用于政府、大学及研究所等机构。用传统方法须几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型,用 间便可完成。 用 过快速模具技术制作产品而取代传统的 得 2000 右侧镜支架模具成本降低 20万美元 , 四个门把手模具成本降低 30万美元 。 00万美元 。 图所示。借助 过将多个零件一体制作,减少了传统制作方式制作模型的部件数量,避免了焊接与螺纹连接等组装环节,显著提高了模型制作的效率。采用 育用品制造公司 。 1997年 1月,尔夫球杆 ,通常需要 13个月 的时间。计出的新高尔夫球头用 以迅速地得到反馈意见并进行修改,大大加快了造型阶段的设计验证,一旦设计定型, 的高尔夫球杆整个开发周期在 7个月内 就全部完成,缩短了 40%的时间。目前, 部件从一厂到另一厂的运输过程中,衬板用于支撑、缓冲和防护。衬板的前表面根据部件的几何形状而改变。福特公司一年间要采用一系列的衬板,一般地,每种衬板改型要花费 成千万美元和12周时间 制作必需的模具。新衬板的注塑消失模被联合公司选作生产部件后,部件的蜡靠模采用 作周期仅 3天。其间,必须小心的检验蜡靠模的尺寸,测出模具收缩趋向。紧接着从铸造石蜡模翻出 处理过程将花费一周时间。模具接着车削外表面,划上修改线和水平线以便机械加工。该模具在模具后部设计成中空区,以减少用钢量,中空区填入化学粘结瓷。仅花 5周时间和一半的原来成本 ,而且制作的模具至少可生产 30000套衬板。采用 特汽车公司大大缩短了运输部件衬板的制作周期,并显著降低了制作成本。于检验设计、空气动力评估和功能测试。 代汽车公司自动技术部的首席工程师 间的精确和稳定对设计检验来说是至关重要的,采用 1382最大误差只有 代公司计划再安装第二套 仍将选择 “ 该系统完美地符合我们的设计要求,并能在 30个月内收回成本 。 ”现代汽车公司采用 其他领域的应用也是十分广泛的,下图给出了采用 一 程材料 C/合研发团队用于开发功能性原型的测试。车灯
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