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1、1 第一节第一节 机械加工方法的原理机械加工方法的原理、工具和特点工具和特点 第二节第二节 成形加工的原理成形加工的原理、工具和特点工具和特点 第三节第三节 特种加工的原理特种加工的原理、工具和特点工具和特点 章节安排章节安排 第四节第四节 精密精密/ /超精密加工的主要工艺原理超精密加工的主要工艺原理 第五节第五节 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 第六节第六节 影响加工质量和效率的因素分析影响加工质量和效率的因素分析 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 基本原理是将零件的三维数字化实体模型切片成具有一定厚度基本原理是将零件的三维数字化实体模型切片成具有一定厚度基本原理是将零件的三维数
2、字化实体模型切片成具有一定厚度基本原理是将零件的三维数字化实体模型切片成具有一定厚度 的薄片的薄片，然后采用一定的方法将成型材料按每层切片的厚度和然后采用一定的方法将成型材料按每层切片的厚度和的薄片的薄片，然后采用一定的方法将成型材料按每层切片的厚度和然后采用一定的方法将成型材料按每层切片的厚度和 形状逐层结合形状逐层结合，最后形成所要制造的立体零件最后形成所要制造的立体零件。形状逐层结合形状逐层结合，最后形成所要制造的立体零件最后形成所要制造的立体零件。 2 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 数字化模型的分层切片数字化模型的分层切片数字化模型的分层切片数字化模型的分层切片 选择零件的摆放
3、方向选择零件的摆放方向选择零件的摆放方向选择零件的摆放方向不同摆放方向产生阶梯效应不同摆放方向产生阶梯效应不同摆放方向产生阶梯效应不同摆放方向产生阶梯效应 3 方形截面方形截面椭圆形截面椭圆形截面 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 数字化模型的分层切片数字化模型的分层切片数字化模型的分层切片数字化模型的分层切片 分层切片分层切片分层切片分层切片切片公差切片公差切片公差切片公差 4 （a）正公差正公差(b) 负公差负公差(c) 混合公差混合公差 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 添加支撑添加支撑添加支撑添加支撑 随着打印高度的增加随着打印高度的增加，形状会有发生较大变化情况形状会有发生较
4、大变化情况，随着打印高度的增加随着打印高度的增加，形状会有发生较大变化情况形状会有发生较大变化情况， 上层截面不能给当前层提供充分的定位和支撑作用上层截面不能给当前层提供充分的定位和支撑作用上层截面不能给当前层提供充分的定位和支撑作用上层截面不能给当前层提供充分的定位和支撑作用 需要添加额外的支撑结构需要添加额外的支撑结构，对后续层提供支撑对后续层提供支撑，以确以确需要添加额外的支撑结构需要添加额外的支撑结构，对后续层提供支撑对后续层提供支撑，以确以确 保打印复杂形状时不发生变形坍塌变形或打印失败保打印复杂形状时不发生变形坍塌变形或打印失败保打印复杂形状时不发生变形坍塌变形或打印失败保打印复杂
5、形状时不发生变形坍塌变形或打印失败 足够的强度和稳定性足够的强度和稳定性、节省材料成本和加工时间节省材料成本和加工时间、支撑容易支撑容易足够的强度和稳定性足够的强度和稳定性、节省材料成本和加工时间节省材料成本和加工时间、支撑容易支撑容易 去除去除去除去除 5几种需要支撑的情况几种需要支撑的情况 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 典型支撑结构典型支撑结构典型支撑结构典型支撑结构 支撑结构的使用支撑结构的使用支撑结构的使用支撑结构的使用 6 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印的路径规划打印的路径规划打印的路径规划打印的路径规划 经分层处理得到切片后经分层处理得到切片后，就要对切
6、片进行填充就要对切片进行填充，即生即生经分层处理得到切片后经分层处理得到切片后，就要对切片进行填充就要对切片进行填充，即生即生 成扫描路径成扫描路径成扫描路径成扫描路径 关系到成形件的几何性能和物理性能关系到成形件的几何性能和物理性能关系到成形件的几何性能和物理性能关系到成形件的几何性能和物理性能 7 平行扫描路径平行扫描路径 （跨越虚线部分跨越虚线部分） 偏置扫描路径偏置扫描路径分区扫描分区扫描 分形扫描分形扫描 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印的后处理打印的后处理打印的后处理打印的后处理 3D3D打印后得到的成形件通常有以下问题打印后得到的成形件通常有以下问题打印后得到的
7、成形件通常有以下问题打印后得到的成形件通常有以下问题 成形件表面不光滑成形件表面不光滑，有阶梯效应有阶梯效应；成形件表面不光滑成形件表面不光滑，有阶梯效应有阶梯效应； 成形件的强度成形件的强度、刚度不够刚度不够；成形件的强度成形件的强度、刚度不够刚度不够； 成形件的某些尺寸成形件的某些尺寸、形状不够精确形状不够精确；成形件的某些尺寸成形件的某些尺寸、形状不够精确形状不够精确； 成形件的耐温性成形件的耐温性、耐湿性耐湿性、导电性导电性、导热性和表面硬度导热性和表面硬度、成形件的耐温性成形件的耐温性、耐湿性耐湿性、导电性导电性、导热性和表面硬度导热性和表面硬度、 颜色等不符合要求颜色等不符合要求颜
8、色等不符合要求颜色等不符合要求 需要对成形件进行后处理才能使用需要对成形件进行后处理才能使用需要对成形件进行后处理才能使用需要对成形件进行后处理才能使用 表面后处理包括清洗表面后处理包括清洗、去支撑去支撑、打磨打磨、涂敷涂敷、喷涂喷涂、机加工机加工表面后处理包括清洗表面后处理包括清洗、去支撑去支撑、打磨打磨、涂敷涂敷、喷涂喷涂、机加工机加工 性能强化后处理包括热处理性能强化后处理包括热处理、高温烧结高温烧结、热等静压热等静压、熔浸及熔浸及性能强化后处理包括热处理性能强化后处理包括热处理、高温烧结高温烧结、热等静压热等静压、熔浸及熔浸及 浸渍浸渍浸渍浸渍 8 3D3D打印原理及应用打印原理及应用
9、 3D3D打印特点打印特点打印特点打印特点 快速成型快速成型快速成型快速成型 提高制造复杂零部件的能力提高制造复杂零部件的能力提高制造复杂零部件的能力提高制造复杂零部件的能力 节省材料及轻量化节省材料及轻量化节省材料及轻量化节省材料及轻量化 有利于新产品的开发有利于新产品的开发有利于新产品的开发有利于新产品的开发 9 发动机缸体熔模发动机缸体熔模 薄壁复杂零件薄壁复杂零件 泵体的轻量化设计泵体的轻量化设计 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构 10 SL（SLA）工艺工艺：光固化光固化/立体光刻立体光刻 SLS工
10、艺工艺：选择性激光烧结选择性激光烧结 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构 11 SL（SLA）工艺工艺：光固化光固化/立体光刻立体光刻 LOM工艺工艺：叠层实体制造叠层实体制造 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构 12 SLS工艺工艺：选择性激光烧结选择性激光烧结 FDM工艺工艺：熔融沉积成形熔融沉积成形 打印头示意图打印头示意图 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结
11、构打印工艺及装备结构 13 3DP工艺工艺：三维打印三维打印 同轴送粉激光近形制造同轴送粉激光近形制造 打印头原理图打印头原理图 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构打印工艺及装备结构 14 选区激光熔化原理选区激光熔化原理电子束电子束3D打印原理打印原理 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 3D3D打印技术应用打印技术应用打印技术应用打印技术应用 15 飞机钛合金次承力结构件飞机钛合金次承力结构件 小卫星发射火箭小卫星发射火箭 发动机零件发动机零件 发动机歧管发动机歧管 脊柱及肋骨的植入假体脊柱及肋骨的植入假体植入下颚骨植入下
12、颚骨建筑物模型建筑物模型3D打印房屋打印房屋 仿古文物仿古文物 首饰首饰 16 第一节第一节 机械加工方法的原理机械加工方法的原理、工具和特点工具和特点 第二节第二节 成形加工的原理成形加工的原理、工具和特点工具和特点 第三节第三节 特种加工的原理特种加工的原理、工具和特点工具和特点 章节安排章节安排 第四节第四节 精密精密/ /超精密加工的主要工艺原理超精密加工的主要工艺原理 第五节第五节 3D3D打印原理及应用打印原理及应用 第六节第六节 影响加工质量和效率的因素分析影响加工质量和效率的因素分析 17 影响加工质量和效率的因素分析影响加工质量和效率的因素分析 生产率的概念生产率的概念生产率
13、的概念生产率的概念 企业生产率企业生产率企业生产率企业生产率企业单位时间内生产的产品数量或企业单位时间内生产的产品数量或企业单位时间内生产的产品数量或企业单位时间内生产的产品数量或 企业生产单位产品的时间企业生产单位产品的时间。企业生产单位产品的时间企业生产单位产品的时间。 劳动生产率劳动生产率劳动生产率劳动生产率单位劳动时间内生产的产品数量或单位劳动时间内生产的产品数量或单位劳动时间内生产的产品数量或单位劳动时间内生产的产品数量或 单位产品所凝结的劳动时间单位产品所凝结的劳动时间。单位产品所凝结的劳动时间单位产品所凝结的劳动时间。 经济性的概念经济性的概念经济性的概念经济性的概念 经济性经济
14、性经济性经济性单位产品的成本单位产品的成本。单位产品的成本单位产品的成本。 产品的成本构成产品的成本构成：材料成本材料成本、制造成本制造成本、管理成管理成产品的成本构成产品的成本构成：材料成本材料成本、制造成本制造成本、管理成管理成 本本、营销成本营销成本。其中其中，制造成本包含了设备成本和制造成本包含了设备成本和本本、营销成本营销成本。其中其中，制造成本包含了设备成本和制造成本包含了设备成本和 劳动成本劳动成本。劳动成本劳动成本。 18 生产时间生产时间 生产节拍时间生产节拍时间生产节拍时间生产节拍时间 在流水生产中在流水生产中，每生产一个产品的时间每生产一个产品的时间，即在生产线的末端即在
15、生产线的末端，每每在流水生产中在流水生产中，每生产一个产品的时间每生产一个产品的时间，即在生产线的末端即在生产线的末端，每每 得到一个产品的时间得到一个产品的时间，对应生产纲领对应生产纲领。得到一个产品的时间得到一个产品的时间，对应生产纲领对应生产纲领。 生产劳动时间生产劳动时间生产劳动时间生产劳动时间 生产一个产品所需要的劳动时间生产一个产品所需要的劳动时间，即一个产品中所凝结的劳动即一个产品中所凝结的劳动生产一个产品所需要的劳动时间生产一个产品所需要的劳动时间，即一个产品中所凝结的劳动即一个产品中所凝结的劳动 量量，对应剩余价值对应剩余价值。量量，对应剩余价值对应剩余价值。 生产流程时间生产流程时间生产流程时间生产流程时间 产品从投料到最终产出的时间产品从投料到最终产出的时间，即一个产品在企业的停留时间即一个产品在企业的停留时间产品从投料到最终产出的时间产品从投料到最终产出的时间，即一个产品在企业的停留时间即一个产品在企业的停留时间 生产节拍时间直接反映了产品生产率生产节拍时间直接反映了产品生产率，劳动生产时间直接劳动生产时间直接生产节拍时间直接反映了产品生产率生产节拍时间
