理论教育 优化后:快速成型技术的多重应用

优化后:快速成型技术的多重应用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:它特别适用于复杂结构零件的快速制造,并且制造柔性极高,随着各种RP技术的进一步发展,零件精度也不断提高。因此,RP技术是目前真正能实现并行设计的强有力手段。基于RE/CAD/CAE/RP的快速模具制造技术已成为当前模具制造业的热点,并被广泛地研究和推广应用。总之,快速原型技术不仅制造原理与传统方法截然不同,重要的是RP技术可以缩短产品的研发周期,降低开发成本,从而提高企业的竞争力。

优化后:快速成型技术的多重应用

当前,RP技术与快速模具制造技术的出现引起了制造业领域里的一场革命,它不需要借助任何专门的辅助工夹具,就能够直接将三维CAD模型快速地加工制造成为三维实体模型,而产品造价几乎与其外观复杂程度无关。它特别适用于复杂结构零件的快速制造,并且制造柔性极高,随着各种RP技术的进一步发展,零件精度也不断提高。随着RP成型材料种类的增加以及材料性能的不断改进,RP技术的应用领域也在不断扩大,用途也越来越广泛,目前其主要用途可以概括为以下几方面:

(一)使三维设计原形实物化

为提高产品的设计质量,缩短产品的试制周期,RP技术可在数小时或1~2天内就可将设计人员的三维CAD模型直接加工成实体模型样品,从而使设计者、制造者、销售人员和用户都能在很短的时间内对新研发的产品做出评价与修改。

(二)设计者方面

在传统的设计与加工过程中,由于设计者自身的能力有限,不可能在短时间内仅凭产品的使用要求就能把产品各方面的问题都考虑周全并使其结果最优化。虽然在现代制造技术领域中提出了并行工程的方法,即以小组协同工作为基础,通过网络共享数据等信息资源同步考虑产品设计和制造的有关上下游问题,以实现并行设计,但仍然存在着设计与制造周期长、效率低等问题。

借助RP技术,设计者可以在设计的最初阶段就能拿到产品的实物样件,并可在不同阶段快速地修改和再设计,也可以制作出模具和少量的产品以供试验与测试,使设计者在短时间内得到优化结果。因此,RP技术是目前真正能实现并行设计的强有力手段。

(三)制造者方面

制造者在产品制造工艺设计的最初阶段,可通过实物样件快速制作出模具及少量的产品,以便及早地对该产品的工艺设计提出意见和建议,同时做好原材料、标准件外协加工件、加工工艺和批量生产用模具等准备工作。这样可以减少失误和返工的次数,节省工时,降低成本和提高产品质量。因此,RP技术可以实现基于并行工程的快速生产准备。

(四)推销者方面

推销者在产品的最初阶段能借助于这种实物样品,及早并真实地向用户宣传,征求意见,以便准确、快速地预测出市场需求。因此,RP技术的应用可以显著地降低新产品的销售风险和成本,大大缩短其投放市场的时间并提高竞争力。

(五)用户方面

用户在产品设计的最初阶段就能见到产品的实物样件,使得他们能及早且全面地认识该产品,进行必要的测试并及时反馈意见。因此,RP技术可以在尽可能短的时间内,以最合理的价格得到外观、性能等符合要求的新产品。(www.daowen.com)

(六)产品的性能测试方面

随着RP新型材料的开发,RP系统所制造的产品零件的原型已具备较好的力学性能,可用于传热及流体力学等试验。而用某些特殊光固化材料制作的模型还具有光弹的特性,它可用于零件受载荷下的应力应变分析。例如,克莱斯勒汽车公司对利用RP制作的车体原型进行高速风洞流体动力学试验,仅此项内容就节省开发成本约70%。又如,1997年美国通用汽车公司推出的某一车型,直接使用RP制作的模型进行车内空调系统、冷却循环系统及加热取暖等系统的传热学试验,此项研究与以往的同类试验相比,节省花费约40%。

(七)投标手段方面

RP原型已成为国外某些制造商家争夺订单的重要手段。例如,位于美国Detroit的一家制造公司,由于装备了两台不同型号的RP设备及采用快速精铸技术,只在接到Ford公司标书后的4个工作日内便生产出了第一个功能样件,因而使其在众多的竞争者中中标得到了一个合同,即年总产值达3000万美元的发动机缸盖精铸件合同。

(八)快速制造模具方面

模具的设计与制造过程是一个多环节的复杂过程。由于在实际制造和检测之前,很难保证产品在成型过程的每一个阶段的性能都符合要求,所以长期以来模具设计都是凭经验或是使用传统CAD进行的。因此,要设计和制造一副合适的模具往往需要经过设计、制造、试模和修模的多次反复,有时还不可避免地导致模具的报废。快速模具是在RP技术的基础上发展起来的一种新型模具制造技术,借助此项技术可以大大减少模具的生产成本和制造周期。

基于RE/CAD/CAE/RP的快速模具制造技术已成为当前模具制造业的热点,并被广泛地研究和推广应用。该技术曾被美国汽车工程杂志评为全球15项重大技术之首,已受到全球制造业的广泛关注。其中,RE(Reverse Engineering)为逆向工程。RP技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模。

以RP技术制作的实体模型可用于制作模芯或模套,同时结合精铸、粉末烧结或石墨研磨等技术,可以快速制造出所需产品的功能模具或设备,其制造周期为传统加工方法的1/10~1/5,而成本却仅为其传统加工方法的1/5~1/3。实践证明,模具的几何复杂程度越高,RP所带来的效益就越显著。

模具的开发已成为制约新产品开发的瓶颈,要缩短新产品的开发周期和降低开发成本,首先必须缩短模具的开发周期和降低模具的成本。而快速模具制造对新产品的开发、试制和生产有着十分重要的作用,是制造业重点推广的一种先进技术。

总之,快速原型技术不仅制造原理与传统方法截然不同,重要的是RP技术可以缩短产品的研发周期,降低开发成本,从而提高企业的竞争力。随着快速原型制造产品的推广与普及,该项技术将成为21世纪的重要组成部分。

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