快速成型技术在集成制造及数控机械制造中的应用探究

朱涛

（衢州中等专业学校，浙江 衢州 324000）

1 快速成型技术概述

1.1 原理

快速成型技术的产生离不开计算机辅助设计、制造，以及激光、数控等技术的支持，智能制造、生产管控水平明显提升。介于成型材料差异，导致快速成型系统类型以及特征差异较大，但该技术的核心流程一致，即分层制造、逐层叠加，类似于3D打印技术。与传统机械制造工艺组合技术不同，该技术属于一体成型技术，基本原理在于离散、堆积。利用CAD制图软件及模型库，实现对CAD模型的设立，通过后续转换、修改，实现三维虚拟、三角面片表面的转变，最终形成面片文件。根据虚拟三维实体面离散CAD模型，使其分解成层片文件。修正、检验层片文件，使其形成数控加工代码，借助计算机辅助制造软件叠加控制材料，最终得到三维实体。

1.2 特点

快速成型技术的特点为可缩短产品设计、研制周期。快速成型系统、CAD模型的有效结合，仅利用几个小时就能实现模型与原型的转换，与传统产品设计、研制时间相比，节省了近一半的时间，提升产品生产率的同时，也保证了产品的制造质量。借助网络技术，可实现对产品制造的远程操控，以及交换各种数据信息。尤其是对CAD数据的网络传输，不断拉近了用户与制造商间的距离，使制造商对用户的制造需求及时了解，继而确保产品制造的针对性、高效性。

与传统制造系统相比，不需要结合配套模具、工装夹具等制造，制造成本明显降低。同时，在不利用各类配套辅助制造设施的同时，还能完成多种类型零件制造。利用相关软件修改，可确保产品初次制造成功率。

2 快速成型技术的应用

快速成型技术不仅发展迅速，且发展空间广，可为产品制造提供全新的技术、流程支持，无形之中影响了一系列的传统制造业生产模式。因此，传统的生产结构已经不能满足高精密度、大批量、低成本产品生产的需求，必须积极引进新技术、新思想，切实提升产品生产效率与质量。快速成型技术的应用为企业竞争力提升、创造经济效益帮助较大，是继数控技术后的又一次技术革命。快速成型新材料、快速成型新工艺、快速成型精读是快速成型技术融合集成制造及数控机械制造系统发展的主要方向，制造业必须有效避免数控代码、数据处理、工艺操作、喷头尺寸等因素引起的制造误差，合理地在集成制造、数控机械制造系统中引用快速成型等先进技术，实现集成制造及数控机械制造系统的稳定优化。

2.1 集成制造系统应用

结合快速成型技术、集成制造技术，可实现对快速成型集成制造系统的优化及功能拓展。该系统的前端与后端，分别是三维测量技术与快速制造模具技术。借助技术、设备重组，实现了智能性、时效性的集成制造系统。该系统的开发，借助快速成型核心技术实现了对产品设计、制造全过程的快速与批量操作。快速成型集成制造系统的最初发展，满足了各制造业对奇特类型产品市场需求，提供了一系列的技术支持。随着系统功能的不断拓展，应用范围也逐渐扩大，目前，已被汽车厂、摩托车厂、电视制造业等广泛应用。

随着市场制造需求、标准的不断转变，快速成型技术在集成制造中的应用越来越广泛，制造模具时可采用直接、间接制模进行制造。前者是指借助快速成型技术，围绕实际需求，直接制造模具。随着材料学技术的不断进步，应用于原型制造的材料逐渐增加，快速成型技术性能逐渐优化，借助具备一定机械强度等特征的材料也可实现直接制模制造，比如金属材料等。LOM工艺也被称作叠层实体制造或分层实体制造技术，借助技术支持实现的纸基原型，不仅耐高温且硬度高，可代替传统木模，制模时间缩短，原型尺寸精密度、强度也是传统木模所不能比拟的。借助激光技术，处理覆盖的金属粉末，即可得到含金属的铸造实体。高温烧结、分解聚合物，使熔点低金属易掺入，继而获取金属模具。处理喷涂清漆、高分子材料、金属表面后，可用作砂型铸造、低熔点合金铸模，或是试制用注塑模、熔模铸、注塑模的压型。

借助上述流程制作的模具，可实现大批量生产且使用质量保证，使用寿命长，减少了一定的人力、物力。间接制模技术在快速成型技术制作模芯的基础上，借助电极研磨、硅橡胶等技术，对软、硬模具进行复制以及母模制作。围绕快速成型技术实现的原型，经过表面处理后，可直接用于石膏等实体的制作，通过浇筑等操作，得到需要的金属模具。

2.2 数控机械制造系统应用

数控机械制造系统操作，主要围绕数控技术展开，可直接借助数控机床完成产品制造。数控机械制造系统对产品制造的控制主要依据各种数字信息，实现对刀具、零件等设施的操控，零件生产具有智能化、批量化制造特征。系统在制作零件的过程中可围绕零件加工处理要求，编制数控指令实现对零件制造程序的控制。零件加工处理后，数控机床随之停止操作，具有自动化机械制造功能。快速成型技术凭借自身编制数控加工代码的优势，在数控机械制造中得到了广泛应用，处理的代码输入数控系统制造程序，即完成了技术与系统的融合。融合后的系统在制造金属零部件时，可一改传统依附选区激光烧结工艺、电子束熔融成型工艺、选区激光熔化工艺技术，在制造零部件时存在的零件精度、表面光洁度、机械性能等方面的弊端。融合后系统零部件制作的效率、成本、水平等方面的优势，也是传统电子束熔融成型工艺等制造技术所不能比拟的。

3 结束语

快速成型技术凭借自身缩短产品研制周期、降低制造成本、数据异地交换等优势，成为了集成机械制造系统、数控机械制造系统不或或缺的基础技术。虽然融合后的系统制造水平明显提升，但仍需注重实际操作、快速成型精读等方面的问题，积极培养高素质综合型制造业人才，继而生产出更加低成本、精密的成型制造，为该技术、制造业的发展，起到积极的促进作用。

参考文献：

［1］曾旺忠.基于快速成型技术的快速模具制造［J］.工程技术（全文版），2016（11）：00244.

［2］严冬君，揭少平，章潮江.快速成型技术在集成机械制造中的应用研究［J］.建筑工程技术与设计，2016（21）.

［3］陈昉，李智丽.快速成型技术在模具制造领域的应用分析［J］.科技风，2016（11）：109.