——1-1：典型基礎增材制造分析與工藝制定熔融沉積成形（FDM）工藝立體光固化成形（SLA）工藝典型基礎增材工藝比較任務描述實訓任務知識目標（1）了解典型基礎的增材制造工藝原理；（2）掌握增材制造工藝中的異同與特點。技能目標（1）能夠獨立分析產品現(xiàn)有零部件制造工藝的不足；（2）能夠根據(jù)零部件現(xiàn)有制造工藝的不足選用合適的增材制造工藝。素質目標（1）能夠在工作過程中與小組其他成員合作、交流，養(yǎng)成團隊合作意識，鍛煉溝通能力；（2）養(yǎng)成7S的工作習慣。課程目標制造工藝方式的差異，往往造成懸殊的產品質量效果。本節(jié)以“電吹風”產品開發(fā)中的原型制作過程作為講解案例，如圖1-1所示。此類小家電產品外殼常常采用注塑成形的方式制造，配套不同的輔助工藝。圖1-1“電吹風”產品二熔融沉積成形（FDM）工藝圖1-2FDM技術工作原理1.FDM技術的工作原理圖1-2FDM原理圖名稱熔融沉積成型簡稱FDM英文FusedDepositionModeling概念原理通過將絲狀材料如熱塑性塑料的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預定軌跡，以固定的速率進行熔體沉積。每完成一層，工作臺下降一個層厚進行迭加沉積新的一層，如此反復最終實現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關鍵是保持半流動成型材料的溫度剛好在熔點之上(比熔點高1℃左右)。二熔融沉積成形（FDM）工藝表1-1ABS工程塑料性能表2.FDM技術的材料FDM打印技術可打印的材料有很多種，主流使用的材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）和PLA（生物降解塑料聚乳酸）優(yōu)點缺點強度較好使用過程產生異味柔韌性較高材料收縮性較強機械加工性較強/耐溫性較高/優(yōu)點缺點生物可降解強度較差黏性強柔韌性較低材料收縮性較低/表1-2PLA工程塑料性能表二熔融沉積成形（FDM）工藝表1-3FDM技術優(yōu)點、缺點對比表3.FDM技術的特點優(yōu)點缺點原理相對簡單，無須激光器等貴重元器件，更容易操作與維護。噴頭采用機械式結構，打印速度比較慢。普及率最高。尺寸精度較差，表面相對粗糙，有較清晰的臺階效應，不適合用于尺寸精度要求較高的配作件打印。對使用環(huán)境幾乎沒有任何限制，可以放置在辦公室和家庭里使用。需要設計、制作支撐結構，浪費材料做支撐。打印出來的模型強度、韌性都很高，可以用于條件苛刻的功能性測試。在打印結構形態(tài)復雜的模型時，支撐結構很難去除。FDM技術適合制作特征簡單、對表面質量要求不高且對模型強度、韌性要求較高的零件。二熔融沉積成形（FDM）工藝圖1-4教育科研應用4.FDM技術應用領域FDM技術已被廣泛應用于教育科研、工業(yè)設計、醫(yī)療行業(yè)以及個性化產品定制等領域。FDM在教育科研方面的應用。圖1-5工業(yè)設計應用圖1-3醫(yī)療行業(yè)應用三立體光固化成形（SLA）工藝SLA簡介名稱光固化快速成型英文名StereolithographyApparatus簡稱SLA原理它以光敏樹脂為原材料，通過計算機控制紫外光使其逐層凝固成型材料液態(tài)光敏樹脂表1-4SLA簡介圖1-6SLA成型原理圖1.SLA技術的工作原理三立體光固化成形（SLA）工藝圖1-7光敏樹脂材料固化原理2.SLA技術的材料在光能的作用下會敏感地產生物理變化或化學反應的樹脂一般稱之為光敏樹脂。其中，那些在光能的作用下既不溶于溶劑，又能從液體轉變?yōu)楣腆w的樹脂稱為光固化性樹脂。所有SLA技術工藝，所使用的原材料均為液態(tài)光敏樹脂，其固化原理如圖1-8所示。優(yōu)點缺點精度高耐久性較差生產規(guī)?？煽爻杀据^高材料屬性可改變光敏度低表1-5光敏樹脂性能表三立體光固化成形（SLA）工藝表1-6SLA技術優(yōu)點、缺點對比表3.SLA技術的特點SLA技術適合制作特征較精細、尺寸不大且表面質量有要求的零件，但SLA成形零件強度不高，制作的零件不適用于受力較大的工作情景中。優(yōu)點缺點工藝成熟穩(wěn)定。設備成本和使用成本相對較高。尺寸精度較高，細節(jié)表現(xiàn)力優(yōu)異，能達到0.025mm精細度。打印速度較慢，生產效率較低。表面質量較好，較適合做小尺寸產品及精細零部件。液態(tài)光敏樹脂材料具有一定的氣味和毒性。可以直接作為面向熔模精密鑄造的具有中空結構的消失模。需要設計模型的支撐結構。材料種類豐富且覆蓋行業(yè)領域廣。零件結構特別復雜的模型，輔助支撐不易去除。三立體光固化成形（SLA）工藝圖1-9快速模具應用4.SLA技術應用領域SLA工藝具有廣泛的應用領域，除了制造原型外，該項技術也特別適用于新產品的開發(fā)、單件及小批量零件制造、不規(guī)則或復雜零件制造、模具設計與制造、產品設計的外觀評估和裝配檢驗、快速反求與復制，以及難加工材料的制造等。這項技術不僅在制造業(yè)具有廣泛應用，而且在材料科學與工程、醫(yī)學、文化藝術及建筑工程等領域也有廣闊的應用前景。圖1-10模型手板應用圖1-8教學模型應用四典型基礎增材工藝比較作為產品原型制作最常用的典型基礎增材制造工藝（當然，還有很多其他的增材制造工藝），其性能比較見表1-7所示，常用的典型基礎增材工藝的優(yōu)點與缺點對比見表1-8所示。工藝精度表面質量材料價格材料利用率運行成本生產效率設備費用占有率FDM較差較差一般約100%一般較低較便宜6.1%SLA優(yōu)優(yōu)較貴約100%較高高較貴78%表1-7

典型基礎增材工藝比較快速成形工藝優(yōu)點缺點FDM成形速度快、材料利用率高、能耗低、工件可包含多種材料和顏色。表面粗糙、選用材料僅限于低熔點材料。SLA技術成熟、應用廣泛、成形速度快、精度高、能耗低。工藝復雜、需要支撐結構、材料種類有限、激光器壽命低、原材料價格較貴。表1-8典型基礎增材工藝優(yōu)點和缺點五實訓任務實訓器材電吹風案例、電吹風出風口、電吹風外殼、電吹風后蓋、電吹風開關按鈕、電吹風換擋控制按鈕等零部件。作業(yè)準備對電吹風產品進行正確拆解，檢查各個零部件、電控模塊的正確安裝位置與方式，拆解，放置好，貼制備忘標簽。1.任務說明五實訓任務2.操作步驟序號零部件名稱零部件圖片特點1電吹風出風口

①使用過程中，零件需耐高溫不變形；②特征簡單且內部精度要求不高。2電吹風外殼

①零件需接觸手部，要求外觀光順；②曲面特征曲率變化較??；③零件外觀面精度要求較高。3電吹風后蓋

①零件特征多且較精細；②零件外觀面要求光順。4電吹風開關按鈕

①零件尺寸較?。虎诹慵璩Ｗ饔檬芰?，需有一定的強度；③零件存在卡扣特征，精度要求較高。5電吹風換擋控制按鈕

①零件特征精度要求不高；②特征較簡單；③需要常作用受力，要求一定的力學強度。6電吹風底座上殼

①外觀質量要求較高；②結構要求較精細。1.分析零部件零部件特點分析見表1-9。表1-9零部件特點分析五實訓任務2.操作步驟2.產品工藝分析產品零部件工藝分析見表1-10。表1-10產品零部件工藝分析序號零部件名稱零部件圖片前期工藝工藝缺點1電吹風出風口

注塑成形無法在短時間內更換舊損部件。2電吹風外殼

注塑成形無法在短時間內更換舊損部件。3電吹風后蓋

注塑成形無法在短時間內更換舊損部件。4電吹風開關按鈕

注塑成形無法在短時間內更換舊損部件。5電吹風換擋控制按鈕

注塑成形無法在短時間內更換舊損部件，也無法個性化定制按鈕的顏色。6電吹風底座上殼

注塑成形無法在短時間內更換舊損部件。五實訓任務2.操作步驟3.產品工藝制定針對產品前期工藝的分析，根據(jù)現(xiàn)有相關原型制作工藝設備進行電吹風產品零部件的工藝制定與劃分，見表1-11所示。表1-11產品工藝制定表序號零部件名稱零部件圖片選擇工藝1電吹風出風口

FDM工藝2電吹風外殼

SLA工藝3電吹風后蓋

SLA工藝4電吹風開關按鈕

SLA工藝5電吹風換擋控制按鈕

FDM工藝6電吹風底座上殼

SLA工藝——1-2：快速等材制造分析與工藝制定快速模具制造技術軟質模具的材料快速模具制造技術特點任務描述實訓任務知識目標（1）掌握快速等材制造技術工藝原理；（2）了解快速等材制造技術的應用。技能目標（1）能夠根據(jù)零部件現(xiàn)制造工藝特點選用等材制造工藝；（2）能夠判別快速等材制造與傳統(tǒng)模具制造技術的差異。素質目標（1）能夠在工作過程中與小組其他成員合作、交流，養(yǎng)成團隊合作意識，鍛煉溝通能力；（2）養(yǎng)成7S的工作習慣。課程目標電吹風產品手握部分的零部件，長期使用后會出現(xiàn)表面暗黃、粗糙以及開裂，如圖1-1所示。針對這種情況，分析采用何種工藝進行此類部件的原型制作開發(fā)，在工藝制定中需要考慮哪些問題。圖1-1零部件二快速模具制造技術圖1-2硅膠模具1.工作原理快速模具制造技術是利用快速原型作為母模來翻制模具并生產實際材料產品的方法，以快速成形件作母?；蜻^渡模具，通過傳統(tǒng)的翻模制造方法制作出模具。本教材中主要應用的快速模具制造技術為軟質模具制模法。二快速模具制造2.硅膠復模流程（1）模型處理；（2）圍框制作；（3）硅膠計算與攪拌；（4）第一次脫泡處理；（5）硅膠澆筑；（6）第二次脫泡處理；（7）烤箱固化；（8）拆圍框去飛邊；（9）開模；（10）硅膠模具處理；（11）計算A、B料；（12）真空脫泡與攪拌；（13）真空澆注；（14）烤箱固化；（15）開模取件。圖1-3硅膠復模流程圖三軟質模具的材料圖1-4硅橡膠材料硅橡膠澆注法制作的模具由于具有良好的柔性和彈性，能夠制作出結構復雜、花紋精細、無拔模斜度或倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件，因而備受關注。硅橡膠軟質模具的壽命一般為20—50件。澆注材料主要有：ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PP（聚丙烯）、PC（聚碳酸酯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）以及軟膠等，根據(jù)不同的使用場景與產品要求選用不同材料。四快速模具制造技術特點表1-1快速模具制造技術優(yōu)點、缺點對比表優(yōu)點缺點成本優(yōu)勢。技術掌握比較難，做出的產品受人為因素影響較大。可選材料范圍廣。不適合單件或者100件以上批量的生產。成形模具為軟性硅橡膠，所以不受成形件結構中的倒扣結構影響，模具中一般不用做滑塊，一次成形。要求產品精度太高就難以達到。小批量生產相比金屬模具周期短。成形品的規(guī)格受真空成形機的成形空間限制。成形產品表面可噴漆、絲印、鐳射雕刻等表面處理。/1.技術特點四快速模具制造技術特點圖1-5功能性產品開發(fā)應用2.應用范圍快速模具制造技術適合制作零件特征較多且精細，尺寸較小的零件，如圖1-14所示。其技術應用范圍為：1）產品研發(fā)中外觀和結構定型前，但又需對產品進行小批量試制測試。2）定制化產品，只需要幾十件產品部件，不需要大批量生產。3）一般應用領域：圖1-6產品開發(fā)、圖1-7儀器儀表應用、圖1-5功能性產品開發(fā)應用。圖1-7儀器儀表應用圖1-6產品開發(fā)五實訓任務實訓器材電吹風案例、電吹風出風口、電吹風外殼、電吹風后蓋、電吹風開關按鈕、電吹風換擋控制按鈕等零部件。作業(yè)準備在合理拆解零部件的基礎上，挑揀手握區(qū)域功能零部件。1.任務說明五實訓任務2.操作步驟1.分析手握區(qū)域