機械制造中金屬材料快速成型研究

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摘要：隨著社會經濟的發展，人們對科技產品的要求越來越高，市場競爭也愈加激烈，對此就需要加快產品更新升級。在產品制造中，金屬材料是重中之重，但金屬材料在生產中需要時間周期，傳統的制造方法最短幾周，最長則需要幾個月才能完成，這段時間內就會失去市場先機。為了解決這種問題，一種全新的技術開始發展起來，便于機械制造中的金屬材料快速成型，幫助制造業贏得時間機會。基于此，就需要機械制造企業熟悉掌握快速成型技術的應用，才能切實應用到實際中，以下做出詳細的分析研究。

關鍵詞：機械制造金屬材料；快速呈現技術；集成制造

快速成型技術的出現時間并不長，于20世紀80年代末，這一技術的出現，標志著工業發展的成熟。具體來說，快速成型技術是機械制造業的一大創新突破，集多種工藝為一體的精密機械，可以在短時間內使得金屬材料成型，優化了傳統金屬材料制造中的時間問題，且操作較為便捷，不需要使用機械加工設備就可以制造出原件。這一工藝技術的出現提高了機械制造業的產出效率和質量，可以在短時間內高質完成機械零件的制造。對此，本文對快速成型技術工藝做出詳細的論述。

1快速成型技術的基本原理和特點

快速成型技術與傳統的制造技術不同，主要因原理本身存在差別，若想要在實際中正確運用，首先需要了解快速成型技術的基本原理和特點。1.1快速成型技術的基本原理。快速成型技術和字面意思相同，便于金屬材料的快速成型。其構成也是集將現代CAM技術、CAD技術、計算機數控技術、激光技術、新材料技術結合起來，并進行優化形成。除此之外，快速成型技術有多種不同的工藝，具體要根據所需金屬材料的功能選擇符合的技術。但總的來說，其原理相同。由于其立體制造方式與打印機有相似之處，多數人也將其比喻成“立體打印機”。具體來說，快速成型技術原理，即成型方式，是充分利用工藝中的CAD技術、CAM技術。其中，CAD技術負責描述出所需金屬材料的模型，將數據資料錄入到計算機中，計算機會根據指令繪制出虛擬模型，同時，還便于修改。提高機械零件的設計質量和效率。同時，還會對層片進行測驗和修正，生成正確的數控加工代碼。之后，再通過CAM技術對材料進行控制，確保材料準確的疊加起來，形成一個三維實體。1.2快速成型技術的特點。快速成型技術不同于傳統的機械材料制造技術，具有高效、便捷等特點，以下做出詳細論述。（1）省時、高效。傳統的機械材料制造周期較長，短則幾周，長則幾個月，對機械制造商來說失去了市場先機。而快速成型技術具備CAD技術，可以快速完成機械模型，最短的完成時間是幾個小時，最長也只需要幾十個小時就可完成，相比傳統的制造技術來說，節省了大部分時間，對產品制造生產來說都非常有利。（2）操作簡捷。快速成型技術在材料制造中不需要特定的模具和工裝夾具，省去了操作步驟，同時，也能降低材料的制造成本。除此之外，修改也較為便捷，可直接通過軟件快速完成，便于產品一次成型。（3）遠程操控。快速成型技術加入了計算機技術，而通過計算機技術可以實時進行操作，不受時間地點的限制，用戶只需要通過網絡將機械材料的CAD數據傳輸給制造商，便可快速制出成品，更加高效便捷。

2快速成型系統的應用

快速成型技術是多種技術軟件合成，可以快速提高機械零件制造。具體來說，在使用中，快速成型技術，通過快速成型系統可以直接完成材料的設計和后期的成產，之所以實現這一點就是快速成型技術發揮的主要作用。具體來說，快速成型技術在使用中通過CAD三維設計技術，對機械材料進行繪制，再通過三維測量技術和快速制造模具技術便于機械制造材料快速成型。除此之外，快速成型技術不僅被應用到機械材料制造中，同時，也被應用到多種項目的研發和制造中，例如，我國西安交通大學研發的快速成型集成制造系統及設備，幫助過多家制造企業，如TCL、重慶長安汽車廠、長安汽車工業集體等單位。具體來說，在實際的應用中，機械快速成型技術制造也有區別，分為直接制模和間接制模兩種，其制造方式、要求也各不相同，其中，直接制模與間接制模相比，直接制模方式較為便捷，只需要根據實際的制模需要就可以直接制造出不同材料的模具。其次，比如，一些材料不適合制模，但卻有著較強的性能，那么，面對此類材料，則可以通過快速成型技術中的LOM工藝成型技術，進行材料制造，通過前期的CAD技術進行繪制，然后，對機械零件的表面進行處理，處理工作完成后，再使用砂型鑄造的木模、鑄型模、金鑄膜等，然后，再利用選擇性激光來燒結聚合物包覆的金屬，就能得到含有金屬的實體，最后，再將聚合物在一定溫度下進行分解，就可直接制造出金屬模具。這種方式下的制造出的模具使用時間較長，同時還可以大批量地生產。間接模具：間接模具的制造相對來說較為較為復雜，與直接制模的方式存在差別。具體來說，間接制模的先利用快速成型技術制造出材料的模芯，再使用模芯進行精密鑄造、硅橡膠、金屬噴涂制模、電極研磨及粉末燒結等技術來復制模具，或者再制造母模、復制軟模具等，再通過快速成型技術得到原型表面，再對其進行特殊處理代替木模，最后，直接制造陶瓷或是石膏澆筑出金屬模具。

3快速成型技術在微機械制造中的應用

快速成型技術在實際的應用中有規范要求，如要保證零件符合質量標準，其次，總體尺寸要在在1cm3以下，最小長度在10μm左右，零件結構也要高度集成化，且滿足計算機控制的要求。此外，微機械與普通機械的差別明顯不同，相比普通尺寸來說較小，加工分辨率高、加工起來也較為靈活，對普通機械加工來說更加細致。在微機械加工中，還要重視加工分辨率，以此來看出微機械零件的制造質量。具體來說，微機械零件加工中的分辨率可分為兩種：掃描分辨率和成型分辨率，兩種分辨率的使用功能不同，其中，掃描分辨率主要是掃描機移動的最小距離，而成型分辨率則是成型的最小單位。另外，在微機械制造工藝中，最為適用的工藝有液態樹脂光固化塑成型工藝，這種工藝技術相比傳統工藝技術來說優勢更大，可直接通過固化單元、約束液片、BMP數據格式等特點提高機械制造質量。對此，以下具體的工藝操作做出詳細論述。（1）點固化單元。該工藝技術在實際的操作中采用線固化，但快速成型技術中的點固化方式出現了改變，相比傳統工藝來說，其直接與加工分辨能力相對性，更便于加工分辨率的研究。（2）約束液片。傳統的技術中均采用自由液面式，而在快速成型技術中則又加入了約束液面式，省去了多余時間，同時，還能有效節省樹脂。(3)刮平裝置。傳統刮平裝置技術中經常適用間接切片，較為煩瑣，但快速成型技術中則是采用直接切面的方式，提高了工作效率和質量。（4）矢量掃描。快速成型技術的矢量掃描更加準確，通過光柵掃描省區掃描器的空回。（5）BMP數據格式。BMP數據格式是快速成型技術中的又一改進技術，相比傳統的STL數據格式可以提高固化單元精度。

4快速成型技術今后的研究重點

為了進一步地提高快速成型技術的功能和效率，還需要不斷地進行研究。但在社會和科技的發展中，人們對產品的要求也越來越高，這就需要加速產品的更新換代，對還需不斷的完善快速成型技術，促進各類產品快速、高精度、低成本的制造。對此，則對快速成型技術的幾點改進方向做出幾點建議。（1）加快新型材料的研究。就目前來說，快速成型技術所適用的材料較少，常用的材料僅有液體聚合、固化類材料、粉末燒結和粘結材料等，而其中多數材料我國國內較為匱乏，還需從國外進口，加大了材料成本，這對大型制造企業來說雖不會帶來太大影響，但對小型發展企業來說則較為困難。對此，這就需要加大新材料的開發，促進我國制造業的發展。（2）快速成型新工藝。快速成型技術的出現對傳統的制造業來說，帶來了新的挑戰和機遇，成型方法也越來越多，因此，這就需要加速新工藝的研究。（3）快速成型精讀。快速成型技術雖比傳統技術的優勢更多，但其精度有待提高，最終導致材料出現誤差。其原因在于數據處理、工藝參數，其中工藝參數是造成這一問題的主要原因。基于此，就需要不斷地研究工藝參數，從而提高快速成型中機械零件的精度。

5結語

快速成型技術的出現對機械制造材料來說有著積極的作用，可以省去多余的時間，使得材料制造更加便捷，提高機械制造材料效率，為制造企業創造出更大的機會。但隨著社會的發展，快速成型技術也會出現新的問題，對此就需要不斷地進行研究，優化工藝，提高工藝質量。筆者相信，在科技經濟的帶動下，快速成型技術會不斷成熟和完善，其使用功能也會得到進一步的開發，將會在更多的領域被廣泛應用。

參考文獻：

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作者:方偉濤 單位:加西貝拉壓縮機有限公司