數(shù)控特種加工論文
數(shù)控是數(shù)字控制的簡稱,數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字化信息對機(jī)械運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。下面是小編整理的數(shù)控特種加工論文，歡迎參考!
數(shù)控特種加工論文
疊層實(shí)體制造
摘要:詳細(xì)介紹了疊層實(shí)體制造技術(shù)的基本原理,給出了LOM原型前處理,疊層制作和后處理三個(gè)階段的具體制作工藝及制作工藝參數(shù)的選取,并利用LOM技術(shù)對某電器產(chǎn)品外殼進(jìn)行了原型制作
關(guān)鍵詞:快速原型、疊層實(shí)體制造技術(shù)、原理、工藝
引言:快速原型(也稱快速成型制造技術(shù))借助計(jì)算機(jī)，激光，精密傳動(dòng)和數(shù)控等現(xiàn)代手段,將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)集成于一體,根據(jù)在計(jì)算機(jī)上構(gòu)造的三維模型,
能在很短時(shí)間內(nèi)直接制造產(chǎn)品樣品,無須傳統(tǒng)的機(jī)械加工機(jī)床和模具(根據(jù)使用材料和建造方式不同,快速原型技術(shù)主要分為SLA、LOM、SLS、FDM等多種工藝方法)疊層實(shí)體制造技術(shù)(LOM)是幾種最成熟的快速原型制造技術(shù)之一。
這種制造方法和設(shè)備自1991年問世以來，得到迅速發(fā)展，由于疊層實(shí)體制造技術(shù)多使用紙材，成本低廉，制件精度高，而且制造出來的木質(zhì)原型具有外在的美感性和一些特殊的品質(zhì)，
因此受到了較為廣泛的關(guān)注，在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)可視化，造型設(shè)計(jì)評估，裝配檢驗(yàn)，熔模鑄造型芯，砂型鑄造木模，快速制模母模以及直接制模等方面得到了迅速應(yīng)用，在我國具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.疊層實(shí)體制造技術(shù)的基本原理
它由計(jì)算機(jī)，原材料存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)，熱粘壓機(jī)構(gòu)，激光切割系統(tǒng)，可升降工作臺和數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)架等組成。
其中，計(jì)算機(jī)用于接收和存儲(chǔ)工件的三維模型，沿模型的高度方向提取一系列的橫截面輪廓線，發(fā)出控制指令。
原材料存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)將存于其中的原材料，如底面有熱溶膠和添加劑的紙，逐步送至工作臺的上方，熱粘壓機(jī)構(gòu)將一層層材料粘合在一起。
激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線，逐一在工作臺上方的材料上切割出輪廓線，并將無輪廓區(qū)切割成小方網(wǎng)格以便在成形之后能剔除廢料。
可升降工作臺支撐成形的工件，并在每層成形之后，降低一個(gè)材料厚度(通常為0.1~0.2mm)以便送進(jìn)，粘合和切割新的一層材料。
數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，控制材料的送進(jìn)，然后粘和、切割、最終形成三維工件原型。
2.疊層實(shí)體制造技術(shù)的工藝過程
疊層實(shí)體制造技術(shù)與其它快速成型工藝一樣，其原型制作過程分為前處理，疊層制作和后處理三個(gè)階段。
前處理過程主要是數(shù)模建立和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理，疊層階段主要是進(jìn)行制作工藝參數(shù)的設(shè)置及木質(zhì)原型制作過程，后處理主要是提高原型的性能。
2.1疊層實(shí)體制造技術(shù)的前處理過程
(1)CAD模型及STL 文件
CAD模型在原型的整個(gè)制作過程中相當(dāng)于產(chǎn)品在傳統(tǒng)加工流程中的圖紙，它為原型的制作過程提供數(shù)字信息。
因?yàn)闆]有針對三維 CAD系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，快速原型系統(tǒng)不能直接采用三維 CAD 模型構(gòu)造零件，需要轉(zhuǎn)換成一種特殊的格式。
目前，廣泛采用的文件格式
是美國3D系統(tǒng)公司首先推出的 STL格式。
(2)三維模型的切片處理
在快速原型疊層實(shí)體制造系統(tǒng)中，除了激光快速成型設(shè)備硬件外， 還必須配備將 CAD 數(shù)據(jù)模型，激光切割系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接起來并協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的專用軟件，該套軟件通常稱為切片軟件。
由于快速成形是按一層層截面輪廓來進(jìn)行加工的，因此，加工前必須在三維模型上，用切片軟件沿成型的高度方向，每隔一定的間隔進(jìn)行切片處理，以便提取界面的輪廓。
間隔的范圍為0.05~0.5mm，常用 0.1 mm左右，在此取值下，能得到相當(dāng)光滑的成型曲面。
2.2疊層實(shí)體制造技術(shù)的原型制作過程
(1)疊層實(shí)體制造工藝參數(shù)
從疊層實(shí)體制造技術(shù)的原理可以看出，該制造系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)，激光器及冷卻系統(tǒng)等幾部分組成。
因此，LOM快速成形機(jī)的主要參數(shù)包括激光切割速度，加熱輥溫度與壓力，激光能量，切碎網(wǎng)格尺寸等。
(2)原型制造過程
1)基底制作：由于疊層在制作過程中要由工作臺帶動(dòng)頻繁起降，為實(shí)現(xiàn)原型與工作臺之間的連接，需要制作基底，通常作3~5層。
2)原型制作：快速原型設(shè)備根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的三維 CAD 模型轉(zhuǎn)換的STL數(shù)據(jù)以及設(shè)定的工藝參數(shù)，自動(dòng)地沿模型高度的水平面逐層切割成一定厚度的片層，采用激光切割等方法將紙?jiān)谥圃斓哪Ｐ蜕现饘佣逊e，形成零件模型。
2.3 疊層實(shí)體制造技術(shù)的后處理過程
從LOM快速成型機(jī)上取下的原型埋在材料方塊中，需要進(jìn)行剝離，以便去除離散的廢料，有的還需要進(jìn)行修補(bǔ)、打磨、拋光和表面強(qiáng)化處理等，這些工序統(tǒng)稱為后處理。
(1) 余料去除
余料去除是將成型過程中產(chǎn)生的廢料,支撐結(jié)構(gòu)與工件分離。
對LOM成型無需專門的支撐結(jié)構(gòu)，但有網(wǎng)格狀廢料需要在成型后剝離，通常用手工剝離的方法。
余料去除過程是整個(gè)成形過程中的重要一環(huán)，為保證原型的完整和美觀，要求工作人員熟悉原型，并有一定的技巧。
(2)后置處理
為了使原型表面狀況或機(jī)械強(qiáng)度等方面完全滿足最終需要，保證其尺寸穩(wěn)定性，精度等方面的要求，需要對清理后的原型進(jìn)行修補(bǔ)，打磨，拋光和表面涂覆等。
3.疊層實(shí)體制造技術(shù)的應(yīng)用
(1)應(yīng)用SLA快速制造石墨電極
傳統(tǒng)工藝制造石墨電極仍采用機(jī)械加工和人工修整的方法，精度不高、周期長。
20世紀(jì)80年代產(chǎn)生了壓力振動(dòng)(研磨)石墨電極加工技術(shù)，它是在振動(dòng)的條件下用母模(石墨電極的負(fù)型)去研磨具有
類似外形的石墨電極，以獲得最終的精確的石墨電極。
該方法顯然比切削加工技術(shù)先進(jìn)，但母模制造困難，使其未能發(fā)展起來。
但快速原型制造技術(shù)的發(fā)展為母模制造開辟了新路，使壓力振動(dòng)(研磨)法獲得了新生。
根據(jù)電極的CAD模型，制造一個(gè)SLA的石墨電極原型，再在其上涂敷含有磨削材料的雙氧樹脂，固化后取出原型，獲得一個(gè)可用于磨削電極的母模(負(fù)型，即電極的研具)，將其安裝在專用的電極壓力振動(dòng)研磨機(jī)上，即完成研磨加工
(2)基于RP技術(shù)的陶瓷型鑄造模具技術(shù)
陶瓷型鑄造技術(shù)和快速原型(RP)技術(shù)結(jié)合的主要技術(shù)優(yōu)勢在于母模制造和模具復(fù)雜曲面的成型方面。
首先，通過相關(guān)手段進(jìn)行制造信息的采集一是對原件利用掃描技術(shù)進(jìn)行測量，取其實(shí)體空間位置信息，利用Proe的曲面造型功能生成立體模型(逆向設(shè)計(jì));二是由CAD或Proe設(shè)計(jì)生成立體模型。
然后對已采集的模型信息進(jìn)行離散化處理，生成RP技術(shù)所需的實(shí)體特征信息，并驅(qū)動(dòng)RP制造系統(tǒng)進(jìn)行快速母模制造。
選取母模材質(zhì)則要根據(jù)母模的尺寸形狀、耐腐蝕性、尺寸精度、表面粗糙度、使用周期等具體要求。
將RP技術(shù)與陶瓷型精鑄技術(shù)有機(jī)結(jié)合，能夠有效減少模型翻制過程中的尺寸損失，顯著提高模具的尺寸精度，降低了表面粗糙度，大大地縮短了模具制造周期，降低了生產(chǎn)成本，是當(dāng)今模具制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢
4.結(jié)論
快速原型技術(shù)創(chuàng)立了產(chǎn)品開發(fā)的新模式，使設(shè)計(jì)師以前所未有的直觀方式體會(huì)設(shè)計(jì)的感覺，感性而迅速的驗(yàn)證和檢查所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外形，從而使設(shè)計(jì)工作進(jìn)入了一種全新境界，改善了設(shè)計(jì)過程中的人機(jī)交流，
縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，降低了企業(yè)投資新產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)了企業(yè)引導(dǎo)消費(fèi)的力度。
在幾種最成熟的快速原型制造技術(shù)中， 疊層實(shí)體制造技術(shù)由于多使用紙材，成本低廉，制件精度高，一個(gè)零件的模型加工可在幾小時(shí)或幾天時(shí)間內(nèi)完成，大大節(jié)省了時(shí)間，效率成倍提高，
而且制造出來的木質(zhì)原型具有外在的美感性和一些特殊的品質(zhì)，因而在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)可視化，造型設(shè)計(jì)評估，裝配檢驗(yàn)，熔模鑄造型芯，砂型鑄造木模，快速制模母模以及直接制模等方面有很好的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，是一種值得廣泛推廣的先進(jìn)制造技術(shù)。
5.參考文獻(xiàn)
1王運(yùn)贛，陳國清，駱際煥，林國材.快速成型技術(shù)及其系統(tǒng)的研究.鍛壓技術(shù).1996(3)：5
2王廣春，趙國群.快速成型與快速模具制造技術(shù)及其應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2004,1
3王運(yùn)贛，林國才，陳國清，駱際煥.快速成型技術(shù)與分層疊紙式快速成型系統(tǒng).鍛壓機(jī)械1996(3)：36
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