基于Pro/E的手机外壳三维造型与快速原型制造

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南通大学 作者:倪红军

  叙述了快速原型技术的基本原理,总结出快速原型制造的特点; 以iphone 4S手机外壳为例,利用Pro/Engineer 对手机外壳和手机实体进行三维造型和装配,并使用Aurora软件和快速原型机制造出手机外壳。

1、引言

  随着市场竞争的日益加剧和人们使用需求的不断变化,产品更新速度越来越快,生产方式日趋向小批量、多品种、高质量、低成本的方向发展。因此,急需探索快速、敏捷的新产品开发模式。基于快速原型制造技术( RPM,Rapid Prototype Manufacturing)的创新产品开发方法有望大大缩短产品的开发周期和费用,显著提高产品的设计柔性。

  快速原型制造技术( RPM) 是随着CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、材料科学与工程技术的发展而出现并发展的,而今它已同信息技术、虚拟技术一起成为实施产品设计技术和工艺过程技术集成创新的“前所未有的理想工具”,已在家电、汽车、玩具、轻工、通讯设备、航空、军事、建筑、医疗、考古、电影制作、工业造型、雕刻、首饰、三维地图等行业得到应用。

2、快速原型技术的基本原理及特点

  2.1、快速原型技术的基本原理

  快速成型制造技术( RPM) 是由CAD 模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物实体的技术总称,其基本过程是: 首先设计出所需零件的三维模型( 数字模型、CAD 模型) ,然后根据工艺的要求,按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元,通常在Z 向将其按一定厚度进行离散( 习惯称为分层) ,把原来的三维CAD 模型变成一系列的层片; 再根据每个层片的轮廓信息,输入加工的参数,使其自动生成数控代码; 最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来,得到一个三维物理实体。其基本原理与成形过程如图1 所示。

基于Pro/E的手机外壳三维造型与快速原型制造

图1 快速成型基本原理图

  快速原型技术彻底摆脱了传统的“去除”加工的方法,而是基于“材料逐层堆积”的制造理念,将复杂的三维加工分解成简单的材料二维组合,它能在CAD 模型的直接驱动下,快速制造任意复杂形状的三维实体,是一种全新的制造技术。

  2.2、快速原型制造过程的主要特点

  (1) 新的加工概念。RPM 采用材料累加的概念,让材料生长而并非去除,因此,加工过程无需刀具、模具和工装夹具,且材料利用率极高。

  (2) 高度柔性。若要生产不同形状的模型,只需改变CAD模型,重新调整和设置参数即可。

  (3) 突破了零件几何形状复杂程度的限制,成形迅速,制造出的零件或模型是具有一定功能的三维实体。

  (4) 越过了CAPP( Computer Aided Process Planning)过程,实现了CAD/CAM 的无缝连接。

  (5) 制造费用低。其制造周期一般为传统数控切削方法的1/3 -1/2,而成本仅为其1/5 -1/3,模具的几何复杂程度愈高,这种效益愈显著。

5、结论

  (1) RPM 是集多学科于一身的现代制造技术,必将在新产品开发等领域得到越来越广泛的应用,但产品模型在成型温度和室温之间的细微变形量等问题还有待于进一步的探讨和研究。

  (2) 使用RPM 技术进行产品模型的快速开发,不仅能提高产品的设计质量,缩短试制周期,而且能随时通过CAD 进行修改与再验证,使产品设计趋向完善,具有很强的市场竞争能力,并将成为21 世纪制造业的重要组成部分。

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