基于數(shù)控加工中心的LOM快速成型裝置

基于數(shù)控加工中心的LOM快速成型裝置,基于,數(shù)控加工中心,lom,快速,成型,裝置 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院、系： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè) 計(jì) 題 目： 基于數(shù)控加工中心的LOM快速成型裝置 數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)（機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)） 指導(dǎo)教師: 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 1、本課題的研究背景及提出 1.1 研究背景 隨著全球市場(chǎng)一體化的形成,制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速,迫切需要采用先進(jìn)的創(chuàng)新手段。用傳統(tǒng)的方法制造物理原型時(shí),通常需要使用多種機(jī)床設(shè)備和模具,既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián),快速成型(RP)技術(shù)的出現(xiàn),可以在不需要任何刀具、模具及工裝卡具的情況下,實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜形狀的新產(chǎn)品樣件的快速制造[1]，快速成形技術(shù)是在80年代后期率先由美國(guó)完成研究、開(kāi)發(fā)及商品化的一種先進(jìn)制造技術(shù)[2]，它綜合了各個(gè)學(xué)科之間的卡日互聯(lián)系，是一種極具生命力的新領(lǐng)域，由于快速成形技術(shù)自身的特點(diǎn)使其成為制造業(yè)中新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)[3]。 在功能零件快速制造的研究領(lǐng)域，村上(日本)將熱塑性樹(shù)脂、導(dǎo)電材料和金屬陶瓷粉末混和在一起，利用FDM(fused deposition method)快速制造高強(qiáng)度可導(dǎo)電的復(fù)合樹(shù)脂模型，Li X C(美國(guó))在FDM造型中埋入傳感器制造特定功能零件，Nam S w(美國(guó))等用PDM(plasma deposition method)方法制造陶瓷微型渦輪機(jī)零件，Link G(美國(guó))通過(guò)激光堆積快速制造碳鋼零件。這些研究所用的方法各有長(zhǎng)短但都是堆積成型，不可避免地存在側(cè)表面階梯效應(yīng)，致使精度低，表面質(zhì)量差，由于精度不夠造成對(duì)后處理的依賴(lài)性，也降低了制造過(guò)程的柔性，同時(shí)由于成型工藝的限制也普遍存在強(qiáng)度偏低無(wú)法滿足功能零件要求的問(wèn)題。 LOM系統(tǒng)作為比較流行的 RP系統(tǒng)之一有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用途徑日益廣泛,必將給制造業(yè)帶來(lái)巨大的效益,但是現(xiàn)階段用金屬板材作造型材料的LOM在技術(shù)上尚存在許多應(yīng)解決的課題,如分層材料的堆積成形精度問(wèn)題,金屬板材的連接問(wèn)題等[4]。 1.2 課題的提出 針對(duì)直接利用金屬板材作造型材料分層實(shí)體制造金屬功能零件所存在的問(wèn)題，我們提出一條新的LOM技術(shù)途徑[4],用現(xiàn)有的加工中心切割層片輪廓代替快速成型機(jī)的激光切割功能，降低了開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)技術(shù)難度[5]。為適應(yīng)利用一系列專(zhuān)用角度銑刀進(jìn)行加工的需要，我們利用具有刀庫(kù)和換刀功能的加工中心來(lái)完成任務(wù)。 2、本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 快速成型與制造技術(shù)(Rapid protoyping／manufacturing，簡(jiǎn)稱(chēng)RP／M)經(jīng)過(guò)10多年的研究和開(kāi)發(fā)，取得了很大的成就，推出了系列商用RP／M系統(tǒng)。但現(xiàn)有RP／M技術(shù)主要以樹(shù)脂、塑料、紙張等作造型材料，僅適合制造原型零件或功能原型零件，尚不能直接快速制造具有實(shí)際功能的機(jī)械零件。為此，功能零件的快速制造成為目前RP領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[6]。 2.1國(guó)內(nèi)外的快速成型方法 目前,比較成熟的快速成型工藝方法已達(dá)十余種,得到廣泛應(yīng)用的主要有如下幾種:光敏樹(shù)脂固化實(shí)體制造(SLA)[7]、分層實(shí)體制造技術(shù) ( LOM )[8]、激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù) (SLS)[9]、熔融沉積技術(shù) ( FDM )等快速成型技術(shù)。其中,由于 LOM技術(shù)的制造原型精度高,成型件質(zhì)量高、成本低的特點(diǎn),特別適合于中、大型制件的快速成型[10]。LOM分層實(shí)體制造，其中的成形材料為一面涂有熱溶膠的薄型材料(如紙、金屬薄帶等)，先通過(guò)熱壓板(或輥)將層間粘緊，再由1二控機(jī)控制激光器對(duì)薄材進(jìn)行輪廓的切割，將多余的材料部分切成具有一定間隔的網(wǎng)格，以便于后處理階段從原型交體中分離；然后，再在其上加上新的一層薄材，熱壓、切割，層層疊加至到完成整個(gè)原型文體的制造。Obikawa用0.2mm厚、兩面涂覆低熔點(diǎn)合金的薄鋼板作造型材料，采用LOM方法快速制造金屬零件[11]；山崎則用0.5 mm厚的薄鋼板作造型材料快速制造車(chē)體模具[12]。 2.2現(xiàn)代快速成型存在的問(wèn)題 但是現(xiàn)階段用金屬板材作造型材料的LOM在技術(shù)上尚存在許多應(yīng)解決的課題。 1)分層材料的堆積成形精度問(wèn)題，顯然，分層板厚度越薄，成形精度越高?，F(xiàn)有商用化的LOM技術(shù)，一般以紙張、樹(shù)脂板等作造型材料，其分層板厚度僅為0.05 mm～0.10mm．而用金屬板材作造型材料時(shí)，從造型強(qiáng)度與效率考慮，現(xiàn)有分層板厚度為0.2 mm～0.5 mm，直接采用現(xiàn)有LOM方法，則造型精度差。 2)金屬板材的連接問(wèn)題，現(xiàn)有低熔點(diǎn)合金粘接法[13]、螺栓緊固加電弧焊接法[14]，以及熱擴(kuò)散焊接等工藝方法[15]，在金屬板材的連接工藝上雖然各有長(zhǎng)短但均未獲得滿意的效果。 3、 本課題的研究意義 在制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度逐漸加快的今天，企業(yè)要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，必須根據(jù)市場(chǎng)需求更快、更好地生產(chǎn)出市場(chǎng)所需的新產(chǎn)品，并且能夠根據(jù)市場(chǎng)的變化迅速地作出調(diào)整，以期達(dá)到產(chǎn)品的最大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并使企業(yè)始終處于同行業(yè)之前列。在這種形勢(shì)下，如何縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，已成為企業(yè)發(fā)展所要解決的首要問(wèn)題。 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系到一個(gè)企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，關(guān)系到一個(gè)企業(yè)的生命 ，用傳統(tǒng)的制造方法和手段，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，制造成本高，很難滿足瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)發(fā)展，必將在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。由于快速成形技術(shù)在產(chǎn)品研制、開(kāi)發(fā)中所特有的先進(jìn)性，獨(dú)特性，因此廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中的各個(gè)領(lǐng)域[15]。 這種基于數(shù)控機(jī)床的快速成型工藝國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)過(guò)，分析表明，以現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備為依托，只要發(fā)揮中小企業(yè)的技術(shù)人員的潛力，開(kāi)發(fā)必要的軟件是完全有可能在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)金屬零件的分層制造，為我國(guó)的制造業(yè)服務(wù)，加快RP技術(shù)的推廣,而LOM系統(tǒng)作為比較流行的 RP系統(tǒng)之一有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用途徑日益廣泛,必將給制造業(yè)帶來(lái)巨大的效益。 參考文獻(xiàn)： [1] 黎明,雷源忠.現(xiàn)代制造科學(xué)展望 [ J].中國(guó)機(jī)械工程, 2000(11). 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