模具先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用機(jī)械工程系2007年4月報(bào)告提綱先進(jìn)制造技術(shù)介紹逆向工程快速成型精密檢測2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所一、先進(jìn)制造技術(shù)介紹先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理等方面的科技成果，并將其綜合應(yīng)用于制造行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)等的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、精良、快速、靈活生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)群的總稱。

制造技術(shù)+信息技術(shù)+管理科學(xué)+有關(guān)科學(xué)技術(shù)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢個(gè)性化、大批量加工精度操作尺寸物理特性幾何形體物理性能市場響應(yīng)生產(chǎn)重組優(yōu)化配置高效、低耗無污染“精確化”“極限化”

“快、省”

“效、綠”

制造產(chǎn)品：制造過程：先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所制造方法：

“數(shù)字化”

數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)字化控制數(shù)字化管理先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢“自動(dòng)化”“集成化”“網(wǎng)絡(luò)化”“智能化”立足之本是高素質(zhì)人才2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所產(chǎn)品制造過程及先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì)產(chǎn)品制樣手工出樣快速原形產(chǎn)品制造傳統(tǒng)加工CNC加工質(zhì)量控制傳統(tǒng)檢測先進(jìn)檢測產(chǎn)品制造過程及技術(shù)應(yīng)用2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所逆向工程技術(shù)概念:產(chǎn)品功能描述產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)CAD模型產(chǎn)品/實(shí)物/模型數(shù)據(jù)采集反求CAD建模1、逆向工程技術(shù)正向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì)概念→CAD

(艱難)實(shí)物→CAD

(容易)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所發(fā)展歷史及應(yīng)用情況

自古以來，模仿創(chuàng)新促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步：

“飛鳥”→“飛機(jī)”“鯨”→“潛艇”……60年代末，日本將逆向工程技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)：

引進(jìn)-國產(chǎn)化-改進(jìn)出口-占領(lǐng)國際市場20世紀(jì)90年代，逆向工程技術(shù)開始在各國工業(yè)界大量應(yīng)用。1-1、逆向工程技術(shù)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所我國制造業(yè)的應(yīng)用情況重慶市建有“汽車摩托車反求技術(shù)中心”,溫州市建有“產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與快速制造技術(shù)服務(wù)中心”……廣東、浙江出現(xiàn)了數(shù)千家專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)公司……海爾、臺(tái)灣明基、聯(lián)想、一汽模具等大批制造企業(yè)建有產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)中心……我國“模具十一五”把逆向工程作為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)。1-1、逆向工程技術(shù)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所日本人算過的一筆帳：一項(xiàng)符合專利要求的機(jī)器的發(fā)明，從設(shè)計(jì)、試制到批量生產(chǎn)約需5-7年;而引進(jìn)外國制造技術(shù)專利，從消化吸收到投產(chǎn)只需2年半時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì),各國70%以上的技術(shù)源于國外,逆向工程作為掌握技術(shù)的一種手段,可使產(chǎn)品研制周期縮短40%以上,極大提高了生產(chǎn)率。

1-1、逆向工程技術(shù)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑴手繪圖1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑵效果圖1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑶制作油泥模型

1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑷設(shè)計(jì)師對(duì)模型修改1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑸采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑹曲面構(gòu)建1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑺造型設(shè)計(jì)裝配

1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑻裝配后的效果

1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑼制作樣車1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑽風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑾模擬碰撞實(shí)驗(yàn)1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所⑿路試1-2、逆向工程技術(shù)（實(shí)例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法1——接觸式掃描2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法2——非接觸式（激光掃描）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法3——非接觸式（CCD投影掃描）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4——線激光快速掃描2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所兩種不同數(shù)據(jù)采集方式優(yōu)缺點(diǎn)比較項(xiàng)目接觸式探針掃描非接觸式激光掃描掃描準(zhǔn)備需在工件上預(yù)設(shè)測量點(diǎn)只要確定掃描范圍被測工件非柔性工件柔性+非柔性物體掃描數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量少，需多次掃描一次掃描，數(shù)據(jù)量大掃描精度高，一般≤0.005mm低，一般≥±0.03mm掃描效率慢快逆向使用通常用于結(jié)構(gòu)件、使用少范圍廣、使用較多1-3、逆向工程技術(shù)數(shù)據(jù)采集方法2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所技術(shù)優(yōu)勢快速設(shè)計(jì)：快速復(fù)制：從產(chǎn)品實(shí)物快速獲取產(chǎn)品CAD模型。改良創(chuàng)新：在原有產(chǎn)品CAD模型上進(jìn)行改良，實(shí)現(xiàn)快速二次開發(fā)。作為正向設(shè)計(jì)的有益補(bǔ)充，貫穿于整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程。提高創(chuàng)新能力的有效途徑：1-5、逆向工程技術(shù)優(yōu)勢獲取優(yōu)秀產(chǎn)品信息觀察、剖析二次開發(fā)原創(chuàng)設(shè)計(jì)→→→“為什么要這樣做”積累經(jīng)驗(yàn)“應(yīng)該怎樣做”2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所汽車、摩托車動(dòng)力零件模具產(chǎn)品開發(fā)家電制品醫(yī)療器材、運(yùn)動(dòng)器械、特種服裝工藝品、卡通……1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所

汽車、摩托車制造1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所汽車、摩托車制造1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所新型汽車設(shè)計(jì)(概念型產(chǎn)品)1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所產(chǎn)品的開發(fā)與模具生產(chǎn)、工業(yè)設(shè)計(jì)1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所通用電器和家電行業(yè)1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逆向工程技術(shù)可以協(xié)助工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)。通用電器和家電行業(yè)更新頻繁,外形設(shè)計(jì)是這類產(chǎn)品市場競爭的重要因素。2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所

醫(yī)療器材、工藝品、卡通動(dòng)畫1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所人體工學(xué)/人體曲線產(chǎn)品設(shè)計(jì)1-6、逆向工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所概念

快速成形技術(shù)（簡稱RP）：

是將產(chǎn)品CAD模形通過分層處理，快速重塑產(chǎn)品樣品的過程，它在產(chǎn)品的試制開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。

CAD數(shù)字模型→物理模型（樣品）

2、快速成型技術(shù)概念2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所2-1、快速成型技術(shù)發(fā)展歷史發(fā)展歷史：八十年代末起源于美國;日本、歐洲政府大量資金資助，發(fā)展很快；1992年RP的服務(wù)中心僅42個(gè)，1996年已達(dá)到284個(gè)；截止1996年底的統(tǒng)計(jì),全世界安裝了1400臺(tái)以上；1998年RP的直接收入達(dá)到10億美元;1993年～1995年年增長率40%以上；我國約在1991年ＲＰ研究起步，發(fā)展迅速。2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所成形工藝光固化（簡稱：SLA或AURO）：

材料：液態(tài)光敏樹脂

原理：光聚合工作原理

優(yōu)缺點(diǎn)：精度較高、表面效果好，但運(yùn)行費(fèi)用高，強(qiáng)度低，無法進(jìn)行裝配。

粉末燒結(jié)（簡稱：SLS或SLS）：

材料：粉末

原理：激光照射下燒結(jié)的原理

優(yōu)缺點(diǎn)：零件制作速度快，但精度較低，后處理工藝復(fù)雜。2-2、快速成形工藝2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所分層實(shí)體（簡稱：LOM或SSM）：

材料：紙、塑料薄膜等薄片

原理：層層涂覆熱熔膠、堆積成型。

優(yōu)缺點(diǎn)：材料品種使用紙材，不能裝配，不適宜做薄壁原型，受濕度影響容易變形，此工藝已基本淘汰。

熔融擠壓（簡稱：FDM或MEM）：

材料：ABS絲

原理：熱熔、擠壓、層層堆積成型。

優(yōu)缺點(diǎn)：運(yùn)行成本較低，精度較高，成形樣件強(qiáng)度好，易于裝配，可進(jìn)行消失模鑄造，表面質(zhì)量較好。但制作大型零件時(shí)造型速度略慢。

2-2、快速成形工藝2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所2-3、成形典型工藝及運(yùn)行成本對(duì)比2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所2-4、熔融擠壓成型技術(shù)原理2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所概念型汽車2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所汽車零部件2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例汽車音像面板汽車進(jìn)氣口汽車門把手2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例轎車模形2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所各種渦輪葉片2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所鑄造領(lǐng)域2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例通訊配件等CD盒2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所家庭制品（吸塵器/電吹風(fēng)）2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所動(dòng)漫卡通2-5、快速成型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例對(duì)話機(jī)器人2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所快速成型技術(shù)優(yōu)勢：大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)、試制的周期；降低了直接開模存在的風(fēng)險(xiǎn)；提高了成品率。2-6、快速成型技術(shù)優(yōu)勢

Ｐｒａｔｔ＆Ｗｈｉｔｎｅｙ實(shí)驗(yàn)室于1994年制造了2000個(gè)鑄件,按常規(guī)的方法約需700萬美元,而ＲＰＴ方法只用60萬美元～70萬美元,生產(chǎn)時(shí)間節(jié)約了70%～90%。2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所3-1、產(chǎn)品精度常規(guī)測量方法產(chǎn)品精度常規(guī)測量方法：是指用傳統(tǒng)測量工具（如千分表、量塊、卡尺等）進(jìn)行的測量，測量簡單的零件形狀、尺寸。測量工具本身精度不高，人為誤差較大；工具量程小、被測工件尺寸、形狀受到限制；許多形狀較復(fù)雜的測量任務(wù)(如曲面)難以實(shí)現(xiàn)；且占用機(jī)時(shí)較長。2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所3-1、傳統(tǒng)測量工具及手段2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所

隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件的不斷發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)為自由曲面產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造提供了越來越大的支持。自由曲面是一種極難定義和加工的幾何元素。不像一般規(guī)則的幾何元素，能用有限參數(shù)給出精確定義，所以，對(duì)其加工精度的檢驗(yàn)變得較為復(fù)雜。精密檢測技術(shù)是以精密機(jī)械為基礎(chǔ)綜合應(yīng)用光學(xué)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)組成的測量儀器，能完成各種復(fù)雜幾何元素的測量工作，精度可到μ級(jí)以上，操作快速，現(xiàn)以大量應(yīng)用于企業(yè)的生產(chǎn)與制造。3-2、產(chǎn)品精密檢測技術(shù)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所1950年至2000年50年內(nèi)約提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)平均每8年加工誤差縮小一半超精密加工精度0.005μm我國情況一般加工精度<0.01mm平均每12年加工誤差縮小一半增長速度比國外低50%，約落后15～20年3-3、產(chǎn)品加工精度提升的趨勢2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所

產(chǎn)品精度先進(jìn)測量方法：

三坐標(biāo)測量是當(dāng)代普遍應(yīng)用的精密的形狀和尺寸檢測技術(shù)，是現(xiàn)代制造業(yè)、模具工業(yè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等行業(yè)逐步走上核心技術(shù)自主研發(fā)和質(zhì)量保證的重要手段，屬于先進(jìn)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測方法。

3-4、產(chǎn)品精度先進(jìn)測量方法2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所發(fā)展歷史1956年，英國Ferranti公司開發(fā)了第一臺(tái)三坐標(biāo)測量機(jī)。3-5、三坐標(biāo)檢測技術(shù)發(fā)展歷史世界上第一個(gè)觸發(fā)測頭2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所1992年全球擁有三坐標(biāo)測量機(jī)46100臺(tái)，年銷售增長率在7%-25%左右；

發(fā)達(dá)國家擁有量高，在歐美、日韓每6-7臺(tái)機(jī)床配備一臺(tái)三坐標(biāo)測量機(jī)；3-5、三坐標(biāo)檢測技術(shù)發(fā)展歷史我國三坐標(biāo)測量機(jī)生產(chǎn)始于20世紀(jì)70年代，年增長率在20%以上；

目前，三坐標(biāo)檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用在汽車、家電、電子、模具等制造領(lǐng)域。2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所三坐標(biāo)檢測流程3-6、三坐標(biāo)檢測流程產(chǎn)品+圖紙工件裝夾、測頭校正、建立坐標(biāo)手動(dòng)測量元素、形位公差測量公差評(píng)價(jià)、檢測報(bào)告產(chǎn)品產(chǎn)品+3D模型CNC測量高精度、高柔性、優(yōu)異的數(shù)字化2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所精密測量：自動(dòng)／手動(dòng)操作3-7、三坐標(biāo)檢測技術(shù)操作演示2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所精密測量：全自動(dòng)3-7、三坐標(biāo)檢測技術(shù)操作演示2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所3-8、三坐標(biāo)測量元素（例）點(diǎn)2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所平面3-8、三坐標(biāo)測量元素（例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所圓3-8、三坐標(biāo)測量元素（例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所球3-8、三坐標(biāo)測量元素（例）2007年4月浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所圓柱3-