1 引言
特种加工技术是*制造技术的重要组成部分,是衡量一个国家制造技术水平和能力的重要标志,在我国的许多关键制造业中发挥着不可替代的作用。采用特种加工技术可以加工特殊材料,且加工中无切削力,能够进行微细加工及复杂的空间曲面成形,所以能够解决航空航天、军工、汽车、模具、冶金、机械等工业中的关键技术难题,从而逐步形成新兴的特种加工行业。特种加工技术主要包括电加工技术、高能束流加工技术、快速成型制造技术等,其中以快速成型制造技术对现代制造业的影响zui为重大。
快速成型制造技术(rapid prototyping manufac—turing,rpm),就是根据零件的三维模型数据,迅速而地制造出该零件。它是在20世纪80年代后期发展起来的,被认为是zui近20年来制造领域的一次重大突破,是目前*制造领域研究的热点之一。快速成型制造技术是集cad技术、数控技术、激光加工、新材料科学、机械电子工程等多学科、多技术为一体的新技术。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、磨等多种机加工设备和各种夹具、刀具、模具,制造成本高,周期长,对于一个比较复杂的零件,其加工周期甚至以月计,很难适应低成本、率的加工要求。快速成型制造技术能够适应这种要求,是现代制造技术的一次重大变革。
2 快速成型技术原理与特点
随着cad建模和光、机、电一体化技术的发展,快速成型技术的工艺方法发展很快h.5 j。目前已有光固法(sla)、层叠法(lom)、激光选区烧结法(sls)、熔融沉积法(fdm)、掩模固化法(sgc)、三维印刷法(tdp)、喷粒法(bpm)等10余种。
2.1 光固化立体造型(stereolithography,sla)
该技术以光敏树脂为原料,将计算机控制下的紫外激光,以预定零件各分层截面的轮廓为轨迹,对液态树脂逐点扫描,由点到线到面,使被扫描区的树脂薄层产生聚合反应,从而形成零件的一个薄层截面。当一层固化完毕,升降工作台移动一个层片厚度的距离,在原先固化好的树脂表面再覆盖一层新的液态脂以便进行新一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此重复直到整个零件原型制造完毕,其工作原理如图l所示。sla法是*个投入商业应用的rpm技术,其方法特点是精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%,可以制造形状特别复杂、外观特别精细的零件。
图1 光固化立体造型原理图