快速成形集成制造系统

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1、西安交通大学科技成果项目选编快速成形集成制造系统所在院所：西安交通大学机械工程学院先进制造技术研究所以快速成形技术为核心，集成逆向工程、CAD、CAE、快速工模具制造等技术的快速成形集成制造系统，能够实现原型、功能零件和模具的快速制造，缩短新产品快速开发的周期，降低生产成本。它是实现敏捷制造的重要使能技术。该系统能够满足当前企业新产品快速开发的需求，并可推向汽车车型的快速开发这一重要应用领域。该项目在以下六个方面提供了相应的技术成果：(1)基于离散点云数据的RE/CAD快速复合建模技术。开发了面向大型覆盖件模具及工件的三维重构软件，实现了由RE测量点

2、云数据直接复合构造三维CAD模型，解决了RP&M集成制造的瓶颈问题。(2)面向RT的RP原型设计。面向RT的原型必须考虑后续的模具制造工艺以及工艺和精度集成问题，为此开发了基于STL模型的数据集成工具软件和面向RP/RT工艺与精度集成的STL模型再设计软件。(3)金属喷涂覆盖件模具快速制造工艺、设备和材料。采用该方法可以大大缩短大型板料冲压模具制造周期，降低制造成本，采用特殊工艺，模具表面状态可以接近钢模具。既可用于样车试制又可以为钢模具CNC制造提供可靠的设计数据。提供一套基于SL原型的金属喷涂大型模具快速制造集成系统，(4)基于RP原型和消失模铸

3、造的近净成形金属铸造模具快速制造集成工艺。提供消失模铸造用中空蜂窝状SL原型的设计软件。可焙烧气化SL树脂。以及模具铸造精度控制的方法。(5)刀切法LOM技术实现大型、精密无拼接快速原型制造。提供一套刀切法LOM快速原型制造设备及成熟的工艺方法。(6)化学液相金属微滴沉积直接制模系统。该方法应用的是化学反应原理，在未成型以前金属以常温液相离子形式存在，容易控制，可以获得高精度原型。提供原型样机一台，能直接成型零件或金属模具，模具精度达到±0.1mm。-139-西安交通大学科技成果项目选编市场分析：当前新产品开发能力和开发速度已成为企业能否生存与发展的

4、决定性因素。模具是新产品开发的重要环节，汽车、家电、仪器仪表和电子通讯等产品中，60％~80％的零部件要依靠模具成形。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业发展水平的重要标志。汽车工业是我国五大支柱产业之一，2000年国内汽车总产量206.9万辆，其中轿车60.5万辆，到2005年将分别达到270~300万辆和110~120万辆，汽车工业是模具行业的最大用户，在工业发达国家，汽车模具占整个模具市场的一半左右。汽车覆盖件模具一直是制约我国轿车工业发展的瓶颈。我国平均年需求汽车模具15个当量车型，其中大中型覆盖件模具3900付以上，合936万工

5、时，市场价值在20亿元左右，而目前我国大、中型汽车模具生产能力只有500万工时/年，满足率为53.4%。塑料件在汽车中的使用已越来越普遍，汽车的塑料件件数和总重量在不断增长，按2005年汽车产量为300万辆计算，当年共需各种配套塑料30万吨，而目前生产能力只有20万吨左右，加上配件所需，产需矛盾更大。因此，该项目存在着巨大的潜在市场。本项目采用金属喷涂快速模具制造工艺，可使大型板料冲压模具制造周期缩短到4~6周，模具制造成本只有锌基合金模具和环氧树脂模具的1/4~1/2左右，且模具表面硬度要高得多，采用特殊工艺，模具表面状态可以接近钢模具。因此，这种

6、快速模具不仅可以支持200辆样车开发，而且修模后合格模具的数据可以通过快速反求系统重构三维CAD模型，直接转换为CNC加工程序，能使钢模具加工一次成功。本项目已经得到“十五”国家科技攻关，陕西省科技厅资助。课题负责人卢秉恒教授先后主持了多项“863”、国家重点科技攻关和国家自然科学基金，并成功的实现了激光快速成型机的产业化，已经积累了丰富的科研和产业化的成功经验。西安交通大学与美国Drexel大学在可控化学液相沉积法(SCLD)制造技术方面进行了广泛的合作研究，目前已经在微型机械零件加工方面取得显著成果。实现数据集成和工艺集成具有创新性。-139-西

7、安交通大学科技成果项目选编大型冲压模具快速开发技术负责人：卢秉恒所在院所：西安交通大学机械工程学院先进制造技术研究所本项目所采用的“电弧喷涂和电刷镀一体化模具制造技术”是一种创新性的大型冲压模具快速开发技术，主要用于轿车新车型开发中大中型覆盖件试制模具的快速低成本制造。该技术采用电弧喷涂工艺在模具母模表面快速沉积一层致密的低熔点金属薄壳，从而制作出模具的型腔；在填充适当的背衬材料并脱模后，利用电刷镀技术在模具工作表面刷镀强化涂层，进而完成模具的快速制造。基于该技术研制了“智能电弧喷涂和电刷镀一体化模具制造设备”，该设备集成了电弧喷涂和电刷镀两种工艺，

8、由工业计算机、运动及工艺参数控制器、电弧喷涂设备、电刷镀设备和一台五自由度机器人等组成。该设备可以根据模具的