成形法

快速成形法(Rapid Prototyping，又稱為快速出樣件技術或快速原型法)是國外80年代中後期發展起來的一種新技術，它與虛擬製造技術(Virtual Manufacturing)一起，被稱為未來製造業的兩大支柱技術。快速成形技術對縮短新產品開發周期，降低開發費用具有極其重要的意義，有人稱快速成形技術是繼NC技術後製造業的又一次革命。目前RP技術已成為各國製造科學研究的前沿學科和研究焦點。

基本介紹

• 中文名：成形法
• 外文名：Rapid Prototyping
• 別稱：快速出樣件技術或快速原型法
• 性質：降低開發費用

快速成形法

快速成形法的基本原理

快速成形技術是綜合利用CAD技術、數控技術、雷射加工技術和材料技術實現從零件設計到三維實體原型製造一體化的系統技術。它採用軟體離散——材料堆積的原理實現零件的成形，如圖1所示。具體過程如下：首先利用高性能的CAD軟體設計出零件的三維曲面或實體模型；再根據工藝要求，按照一定的厚度在Z向（或其它方向）對生成的CAD模型進行切面分層，生成各個棱面的三維平面信息；然後對層面信息進行工藝處理，選擇加工參數，系統自動生成刀具移動軌跡和數控加工代碼；再對加工過程進行仿真，確認數控代碼的正確性；然後利用數控裝置精確控制雷射束或其它工具的運動，在當前工作層（三維）上採用輪廓掃描，加工出適當的截面形狀；再鋪上一層新的成形材料，進行下一次的加工，直至整個零件加工完畢。可以看出，快速成形技術是個由三維轉換成二維（軟體離散化），再由二維到三維（材料堆積）的工作過程。

快速原型法不僅可用於原始設計中快速生成零件的實物，也可用來快速複製實物（包括放大、縮小、修改和複製）。其工作原理是，用三維數位化儀採集三維實物信息，在計算機中還原生成實物的三維模型，必要時用三維CAD軟體進行修改和縮放，然後進行三維離散化並送到成型機生成實物。

圖2 快速成形法與反求工程

快速成形技術的主要工藝方法

LSL(Laser Stero Lithography）法 LSL法是以各類樹脂為成形材料，以氦-鎘雷射器為能源，以樹脂受熱固化為特徵的快速成形方法。具體做法是，由CAD系統設計出零件的三維模型，然後分屬設定工藝參數，由數控裝置控制雷射束的掃描軌跡。當雷射束照射到液態樹脂時，被照射的液態樹脂固化。當一層加工完畢後，就生成零件的一個截面，然後移動工作檯。加上一層新的樹脂，進行第二層掃描，第二層就牢固地貼上到第一層上，就這樣一層一層加工直至整個零件加工完畢。圖3表示了LSL快速成形技術工作原理。

LOM(Laminated Object Manufacturing）法 LOM法的特點是以片材（如紙片、塑膠薄膜或複合材料）為材料，利用CO2雷射器為能源，用雷射束切割片材的邊界線，形成某一層的輪廓。各層間的粘接利用加熱、加壓的方法，最後形成零件的形狀。該方法的特點是材料廣泛，成本低。

SLS(Selective Laser Sintering）法 SLS法採用各種粉末（金屬、陶瓷、蠟粉、塑膠等）為材料，利用滾子鋪粉，用CO2高功率雷射器對粉末進行加熱，直至燒結成塊。利用該方法可以加工出能直接使用的金屬件。

FDM(Fused Deposition Modeling）法 該方法使用蠟絲為原料，利用電加熱方式將蠟絲熔化成蠟液，蠟液由噴嘴噴到指定的位置固化。一層層地加工出零件，該方法污染小，材料可以回收。

快速成形法的特點和適用範圍

快速成形法具有下列特點和優點：

更適合於形狀複雜的、不規則零件的加工；

減少了對熟練技術工人的需求；

沒有或極少廢棄材料，是一種環保型製造技術；

成功的解決了計算機輔助設計中三維造型“看得見，摸不著”的問題；

系統柔性高，只需修改CAD模型就可生成各種不同形狀的零件；

技術集成，設計製造一體化；

具有廣泛的材料適應性；

不需要專用的工裝夾具和模具，大大縮短新產品試製時間。

氣壓成形法

這是一種以壓縮氣體為工作介質，使處於超塑性狀態下的坯料依靠用脹形來成模的工藝方法。

氣壓成形零件壁厚不均勻是工藝設計時最關鍵的問題之一，主要通過下列方法解決：

⑴採用不均加熱方法，使易變薄的部位先處於較低的溫度，後產生變形。

⑵利用摩擦條件，使易變薄的部位先與模具上的活動部分接觸，以增加摩擦，減小變形。

⑶反覆成形，即先反向自由脹形，再反向加壓使坯料與模具貼靠。也可以在非超塑性狀態下製作預成形件，再超塑成形。

⑷採用變厚度坯料。

泥板成形法

泥板成形就是將泥塊做成泥板，再製作陶器。製作泥板時，要注意厚薄均勻。製作泥板的方法很多，有拍製法、滾壓法、切割法等。利用泥板製作陶器，其套用相當廣泛，從平面到立體，變化多端，根據泥板的濕度可以隨意變化。半乾的泥板，可以用來製作一些挺直的器物；濕軟的泥板，則可以做成自由而柔美的造型。它是一種較能拓展人的想像和創意的陶器成形法，也是一種具有高度自由的成形手法。

加工齒輪

用於被加工齒輪齒槽形狀相符的成形銑刀在齒坯上加工出齒形的方法，稱為成形法。可在臥式銑床上用盤狀銑刀或在立式銑床上用指狀銑刀進行加工。

銑齒輪的齒形屬於銑成形面，因此要用專門的齒輪銑刀——模數銑刀，可根據齒輪的模數和齒數選擇模數銑刀。同一模數的齒輪銑刀由8個號組成一組，每一號銑刀僅適用於一定齒數範圍的齒輪。

能加工一個齒槽。完成一個齒槽，必須對工件進行一次分度，再接著銑下一個齒槽，直到完成整個齒輪。所以，銑齒輪時，齒坯要套在芯軸上，用分度頭卡盤和尾架頂尖裝夾。

銑齒輪的銑削深度可用下式計算：齒深 = 2.25×模數

齒深不大時，可一次粗銑完，留下大約0.2mm的精銑餘量；齒深較大時，應分幾次進行粗銑。

使用成形法加工齒輪的特點是：1）不需專用設備，刀具成本低。2）銑刀每銑一次，都要重複一次分度、切入、退刀的過程，因此生產效率較低。3）加工精度低，一般加工精度為9～11級。精度不高的原因是同一模數的銑刀只有8把，每號銑刀的刀齒輪廓只與該號銑刀規定的銑齒範圍內最少齒數齒輪的理論輪廓相一致，其它齒數的齒輪只能獲得近似的齒形。此外分度的誤差也較大。因此，成形法加工齒輪一般多用於修配和加工單件某些轉速不高且精度要求較低的齒輪。

觀果盆景

當前，隨著人們生活水平的日益提高，既觀果、觀型，又觀樁的果樹盆景越來越為人們所青睞。但由於培育果樹盆景時間長，技術複雜，因此常常令人望而生畏。據筆者多年的實踐，用2—3年時間即可培育成型。現介紹如下：

容器的選擇

容器以精美的素燒盆最為適宜，需滲水、透氣性良好，以保證根系生長對氧的要求，且防容器積水造成爛根。一般以圓形為主，以利根系向四周均勻舒展。

嫁接

一是劈接。選經冬剪疏枝的枝組（有2—4個枝）作接穗。砧木可選用嫁接未成活的或其它矮化健壯砧。在樹液流動前一個月進行嫁接。方法：於砧木平滑切口的中心位置劈開，深約3—4厘米，把接穗（下方兩側斜削成光滑平面，長2-3厘米，插入砧木劈口對準形成層，再用塑膠帶和繩自下而上包嚴紮緊，上盆或地養一年後上盆。栽時，要用土埋過接口保濕，不動動彈。

二是根接。在清明前後進行。要選擇健壯、抗逆性強的根砧，接穗用老粗的樁段或造型好的枝組。方法：用插皮舌接，可接2--4個根砧。

土肥水管理

盆土：根據果樹對土壤養分的不同需求，配製該種果樹所需的富含腐殖質的營養土。培養土在使用前應進行消毒處理，如烘烤消毒或藥物（灑人1。5%福馬林）消毒等。

基肥：施基肥應以有機肥為主，合理配施化肥，上盆時就拌和腐熱的有機肥。

追肥：花前施一次速效氮肥，適量配合磷肥，每株澆肥水約l千克；謝花後進行根外追肥，可用0．3%的磷酸二氫鉀加0．3%的尿素，每隔15天噴1次，噴3～4次；在果實採收前一個月追施磷鉀肥，每盆施磷酸二氫鉀60克。

澆水：每次追肥後應澆透水一次；在花期和幼果期，要防止因過濕而造成生理落花落果；花芽分化期和果熟期，水分不宜過多，應稍偏乾；在果實膨大期，盆土既不能過乾，也不能過濕。休眠期要嚴格控制澆水，以盆土不過乾為度。

倒盆：由於盆土中的養分在頻繁的澆水中淋洗掉，每2年需及時倒盆，更換新營養土。

控冠整形

噴藥：在果樹盆景的生長期，葉耐噴布植物生長延緩劑（如多效唑、b9、矮壯素等）2～3次，可使枝條粗壯、節間變短、植株矮化。

選樹形 果樹盆景的樹形，按樹種、品種的直立性、下垂性等不同的要求，塑造具有豐富想像力的樹形，如雙枝鹿角形、三枝杯狀形、獨枝懸崖形、龍曲形、垂柳形等。整形修剪 在夏季，要及時摘心、抹芽、拉枝、扭梢等，協調枝梢與果實的養分供應，促其花芽分化。並通過開張枝角度和疏剪徒長枝、密生枝和無效枝等方法增強光照，整出理想的樹形。在嫁接成活正常生長後，為增強盆景的蒼老性，可用嫁接刀在樹幹上刻幾條曲線。在生長季節可用鐵絲纏在果樹枝條上，固定出所需樹形。

花果管理

在花芽量大時，應在孕蕾期疏花、生理落果期過後進行疏果；若花芽量少，可多留些花。同時進行人工授粉。

病蟲害防治

在病蟲害防治上，要堅持“預防為主、防治結合”的原則。特別是在生長季節，每隔20,--30天，應噴70%甲基托布津可濕性粉劑800倍液或65%代森鋅可濕性粉劑500倍液防病。可用2．5%撲虱蚜1800倍液、20%白蟎朴2000倍液防治果樹盆景的蚜蟲、紅蜘蛛等害蟲。