技術(shù)

1.設(shè)計(jì)驗(yàn)證：用于新產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證，找出設(shè)計(jì)缺陷，完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)手段日趨先進(jìn)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)快捷、直觀，但由于軟件和硬件的局限，設(shè)計(jì)人員仍無(wú)法直觀地評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的效果和結(jié)構(gòu)的合理性以及生產(chǎn)工藝的可行性?？焖俪尚图夹g(shù)為設(shè)計(jì)人員迅速得到產(chǎn)品樣品，直觀評(píng)判產(chǎn)品提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。我公司為某摩托車生產(chǎn)廠新型250摩托車制作的覆蓋件樣件，包括油箱、前后擋板、車座和側(cè)蓋等共13件。采用AFS成型技術(shù)，僅用12天就完成了全部制作。設(shè)計(jì)人員將樣件裝在車體上，經(jīng)過(guò)認(rèn)真評(píng)價(jià)和反復(fù)比較，對(duì)產(chǎn)品的外觀做了重新修改，達(dá)到了理想狀態(tài)。這一驗(yàn)證過(guò)程，使設(shè)計(jì)更趨完美，避免了盲目投產(chǎn)造成的成本浪費(fèi)。 
  2．裝配驗(yàn)證：制出樣品實(shí)件，進(jìn)行裝配實(shí)驗(yàn)。天津某公司委托我方加工傳真機(jī)外殼及電話。用戶不僅要進(jìn)行外觀評(píng)價(jià)，而且要將傳真機(jī)的內(nèi)部部件裝入樣件中，進(jìn)行裝配實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)。該公司首先選擇傳統(tǒng)加工方法，分塊加工，手工粘結(jié)，僅加工一套電話聽筒就耗資肆仟元，耗時(shí)20天。預(yù)計(jì)制作傳真機(jī)樣品需2個(gè)月，費(fèi)用為2?5萬(wàn)元。我公司用快速成型技術(shù)，僅用15天就將該產(chǎn)品一套共六件交給委托方。用戶在裝配實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了7處裝配干涉和結(jié)構(gòu)不合理處。將前后兩種方法相比，傳真機(jī)BABS塑料組裝樣件傳統(tǒng)加工方法工序繁多，手工拼接費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，材料浪費(fèi)大、加工周期長(zhǎng)。對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和曲面，加工粗糙，尺寸精度低，制作的實(shí)物模型與設(shè)計(jì)模型之間不能建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因而在裝配實(shí)驗(yàn)中很難檢查出設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。而自動(dòng)成型法，高度自動(dòng)化，一次成型，周期短，精度高，與設(shè)計(jì)模型之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，更適合樣品組裝件的生產(chǎn)和制造。 
  3．功能驗(yàn)證：我公司為某摩托車廠制作250型雙缸摩托車汽缸頭。這是一款新設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，用戶需要10件樣品進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)。該零件具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機(jī)加工無(wú)法加工，只能呆用鑄造成型。整個(gè)過(guò)程需經(jīng)過(guò)開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機(jī)加等工序，與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程相同。其中僅開模一項(xiàng)就需三個(gè)月時(shí)間。這對(duì)于小批量的樣品制作無(wú)論在時(shí)間上還是成木上都是難以接受的。我們采用選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，以精鑄熔模材料為成型材料，在快速成型機(jī)上僅用5天即加工出該零件的10件鑄造熔模，再經(jīng)熔模鑄造工藝，10天后得到了鑄造毛坯。經(jīng)過(guò)必要的機(jī)加工，30天即完成了此款發(fā)動(dòng)機(jī)的試制。 
  4．快速鑄造：在制造業(yè)特別是航空、航天、國(guó)防、汽車等重點(diǎn)行業(yè)，其基礎(chǔ)的核心部件一般均為金屬零件，而且相當(dāng)多的金屬零件是非對(duì)稱性的、有不規(guī)則曲面或結(jié)構(gòu)復(fù)雜而內(nèi)部又含有精細(xì)結(jié)構(gòu)的零件。這些零件的生產(chǎn)常采用鑄造或解體加工的方法。在鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模的制造往往是用機(jī)加工的方法來(lái)完成的，有時(shí)還需要鉗工進(jìn)行修整，不僅周期長(zhǎng)、耗資大，而且從模具設(shè)計(jì)到加工制造是一個(gè)多環(huán)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程，稍有失誤就會(huì)導(dǎo)致全部返工。特別是對(duì)一些形狀復(fù)雜的鑄件，如葉片、葉輪、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等，模具的制造是一個(gè)難度更大的問(wèn)題，即使使用數(shù)控加工中心等昂貴的設(shè)備，在加工技術(shù)與工藝可行性方面仍有很大困難?？梢栽O(shè)想，如果遇到此類零件的試制或小批量生產(chǎn)，其制造周期、成本及風(fēng)險(xiǎn)是相當(dāng)大的。 
  激光快速成型技術(shù)已被證明是解決小批量復(fù)雜零件制造的非常有效的手段。迄今為止，我們己通過(guò)激光快速成型成功地生產(chǎn)了包括葉鈴、葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、泵體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等千余仕掃盤鉆件我們將快速成型與鑄造工藝的結(jié)合稱為快速鑄造工藝。圖5給出了快速鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝的比較。由于快速鑄造過(guò)程無(wú)須開模具，因而大大節(jié)省了制造周期和費(fèi)用。圖6是采用快速鑄造方法生產(chǎn)的燃?xì)舛?dòng)機(jī)S段，零件直徑80Omm，高410m，按傳統(tǒng)金屬鑄件方法制造，模具制造周期約需半年，費(fèi)用幾十萬(wàn)。用快速鑄造方法，快速成型鑄造熔模7天(分6段組合)，拼裝、組合、鑄造10天，費(fèi)用每件不超過(guò)2萬(wàn)(共6件)。用快速成型方法生產(chǎn)的新型坦克增壓器的鑄造熔模，我們用5天時(shí)間就完成了37件蠟?zāi)５纳a(chǎn)，使整個(gè)試制任務(wù)比原計(jì)劃提前了3個(gè)月。 
  5．翻模成型：實(shí)際應(yīng)用上，很多產(chǎn)品必須通過(guò)模具才能加工出來(lái)。用成型機(jī)先制作出產(chǎn)品樣件再翻制模具，是一種既省時(shí)又節(jié)省費(fèi)用的方法。發(fā)動(dòng)機(jī)泵殼原型件產(chǎn)品用傳統(tǒng)機(jī)加工方法很難加工，必須通過(guò)模具成型。據(jù)估算，開模時(shí)間要8個(gè)月，費(fèi)用至少30萬(wàn)。如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)有誤，整套模具就全部報(bào)廢。我們用快速成型法為該產(chǎn)品制作了塑料樣件，作為模具母模用于翻制硅膠模。將該母模固定于鋁標(biāo)準(zhǔn)?？蛑?，澆入配好的硅橡膠，靜置12?20小時(shí)，硅橡膠完全固化，打開?？?，取出硅橡膠用刀沿預(yù)定分型線劃開，將母模取出，用于澆鑄泵殼蠟型的硅膠模即翻制成功。通過(guò)該模制出蠟型，經(jīng)過(guò)涂殼、焙燒、失蠟、加壓澆鑄、噴砂，一件合格的泵殼鑄件在短短的兩個(gè)月內(nèi)制造出來(lái)，經(jīng)過(guò)必要的機(jī)加工，即可裝機(jī)運(yùn)行，使整個(gè)試制周期比傳統(tǒng)方法縮短了三分之二，費(fèi)用節(jié)省了四分之三。 
  6．樣品制作：制造產(chǎn)品替代品，用于展示新產(chǎn)品，進(jìn)行市場(chǎng)宣傳，如通訊、家電及建筑模型制作等。 
  7．工藝和材料驗(yàn)證：快速制作各種蠟?zāi)＃糜诰T新工藝和新型材料的摸索、驗(yàn)證以及新產(chǎn)品制造所需輔助工具及部件的試驗(yàn)。近無(wú)余量精鑄葉片的實(shí)驗(yàn)品。首先按不同收縮率用成型機(jī)一次制作幾個(gè)葉片蠟?zāi)＃缓笸繗?、編?hào)、失蠟鑄造。將所得葉片鑄件進(jìn)行測(cè)量，反復(fù)幾次即可確定不同材料無(wú)余量精鑄收縮率，為批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。如果用開模具的辦法進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)，其費(fèi)用和周期都將大大增加。發(fā)動(dòng)機(jī)高速渦輪，要求材質(zhì)高，鑄件密實(shí)。使用激光快速自動(dòng)成型機(jī)，制作精鑄用蠟?zāi)Ｋ膫€(gè)，編號(hào)涂殼，使用不同配比特殊合金，分別澆鑄，對(duì)所得四件樣品進(jìn)行測(cè)試，分別加以比較分析，即確定材料最佳配方。從制模到取得結(jié)果僅需一個(gè)月。 
  8．反求工程與快速成型：成型機(jī)成型的一件摩托車的前面板樣件，面板上包含了一個(gè)前大燈和二個(gè)側(cè)燈的外罩，它們與面板構(gòu)成一個(gè)完整的曲面。這是一個(gè)用反向工程進(jìn)行零件詳細(xì)設(shè)計(jì)的典型實(shí)例。整個(gè)工藝過(guò)程是首先由模型工根據(jù)摩托車的整體形象要求用油泥制作概念模型，經(jīng)評(píng)審滿意后用三座標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行數(shù)值化，測(cè)量數(shù)據(jù)用Pro/E軟件的Scantools模塊進(jìn)行整理并轉(zhuǎn)換成曲面模型，再轉(zhuǎn)換成實(shí)體模型并進(jìn)"細(xì)節(jié)"計(jì)。糟加筋、孔和車孔的輪廓等結(jié)構(gòu)，最后由成型機(jī)制作出樣件模型，經(jīng)過(guò)打磨和噴漆的處理后裝在摩托車上進(jìn)行外觀、裝配等檢驗(yàn)，整個(gè)過(guò)程從完成三座標(biāo)測(cè)量到得到樣件僅用一周時(shí)間。此時(shí)得到的樣件模型不同于最初的油泥模型，而成為與實(shí)際零件壁厚、尺寸一致，筋、孔等結(jié)構(gòu)齊全的零件模型，這比油泥模型無(wú)疑是一個(gè)很大的進(jìn)步。如果這時(shí)需對(duì)模型進(jìn)行修改，只需在CAD系統(tǒng)上就可完成。當(dāng)模型的外觀和細(xì)部結(jié)構(gòu)確定無(wú)誤后，就可利用最后的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和加工。