成形法

快速成形法(Rapid Prototyping，又称为快速出样件技术或快速原型法)是国外80年代中后期发展起来的一种新技术，它与虚拟制造技术(Virtual Manufacturing)一起，被称为未来制造业的两大支柱技术。快速成形技术对缩短新产品开发周期，降低开发费用具有极其重要的意义，有人称快速成形技术是继NC技术后制造业的又一次革命。目前RP技术已成为各国制造科学研究的前沿学科和研究焦点。

简介

快速成形法的基本原理

快速成形技术是综合利用CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料技术实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。它采用软件离散——材料堆积的原理实现零件的成形，如图1所示。具体过程如下：首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z向（或其它方向）对生成的CAD模型进行切面分层，生成各个棱面的三维平面信息；然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码；再对加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性；然后利用数控装置精确控制激光束或其它工具的运动，在当前工作层（三维）上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状；再铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，直至整个零件加工完毕。可以看出，快速成形技术是个由三维转换成二维（软件离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工作过程。

快速原型法不仅可用于原始设计中快速生成零件的实物，也可用来快速复制实物（包括放大、缩小、修改和复制）。其工作原理是，用三维数字化仪采集三维实物信息，在计算机中还原生成实物的三维模型，必要时用三维CAD软件进行修改和缩放，然后进行三维离散化并送到成型机生成实物。

快速成形技术的主要工艺方法

LSL(Laser Stero Lithography）法 LSL法是以各类树脂为成形材料，以氦-镉激光器为能源，以树脂受热固化为特征的快速成形方法。具体做法是，由CAD系统设计出零件的三维模型，然后分属设定工艺参数，由数控装置控制激光束的扫描轨迹。当激光束照射到液态树脂时，被照射的液态树脂固化。当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面，然后移动工作台。加上一层新的树脂，进行第二层扫描，第二层就牢固地粘贴到第一层上，就这样一层一层加工直至整个零件加工完毕。图3表示了LSL快速成形技术工作原理。

LOM(Laminated Object Manufacturing）法 LOM法的特点是以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为材料，利用CO2激光器为能源，用激光束切割片材的边界线，形成某一层的轮廓。各层间的粘接利用加热、加压的方法，最后形成零件的形状。该方法的特点是材料广泛，成本低。

SLS(Selective Laser Sintering）法 SLS法采用各种粉末（金属、陶瓷、蜡粉、塑料等）为材料，利用滚子铺粉，用CO2高功率激光器对粉末进行加热，直至烧结成块。利用该方法可以加工出能直接使用的金属件。

FDM(Fused Deposition Modeling）法 该方法使用蜡丝为原料，利用电加热方式将蜡丝熔化成蜡液，蜡液由喷嘴喷到指定的位置固化。一层层地加工出零件，该方法污染小，材料可以回收。

快速成形法的特点和适用范围

快速成形法具有下列特点和优点：

更适合于形状复杂的、不规则零件的加工；

减少了对熟练技术工人的需求；

没有或极少废弃材料，是一种环保型制造技术；

成功的解决了计算机辅助设计中三维造型“看得见，摸不着”的问题；

系统柔性高，只需修改CAD模型就可生成各种不同形状的零件；

技术集成，设计制造一体化；

具有广泛的材料适应性；

不需要专用的工装夹具和模具，大大缩短新产品试制时间。

气压成形法

这是一种以压缩气体为工作介质，使处于超塑性状态下的坯料依靠用胀形来成模的工艺方法。

气压成形零件壁厚不均匀是工艺设计时最关键的问题之一，主要通过下列方法解决：

⑴采用不均加热方法，使易变薄的部位先处于较低的温度，后产生变形。

⑵利用摩擦条件，使易变薄的部位先与模具上的活动部分接触，以增加摩擦，减小变形。

⑶反复成形，即先反向自由胀形，再反向加压使坯料与模具贴靠。也可以在非超塑性状态下制作预成形件，再超塑成形。

⑷采用变厚度坯料。

泥板成形法

泥板成形就是将泥块做成泥板，再制作陶器。制作泥板时，要注意厚薄均匀。制作泥板的方法很多，有拍制法、滚压法、切割法等。利用泥板制作陶器，其应用相当广泛，从平面到立体，变化多端，根据泥板的湿度可以随意变化。半干的泥板，可以用来制作一些挺直的器物；湿软的泥板，则可以做成自由而柔美的造型。它是一种较能拓展人的想象和创意的陶器成形法，也是一种具有高度自由的成形手法。

加工齿轮

用于被加工齿轮齿槽形状相符的成形铣刀在齿坯上加工出齿形的方法，称为成形法。可在卧式铣床上用盘状铣刀或在立式铣床上用指状铣刀进行加工。

铣齿轮的齿形属于铣成形面，因此要用专门的齿轮铣刀——模数铣刀，可根据齿轮的模数和齿数选择模数铣刀。同一模数的齿轮铣刀由8个号组成一组，每一号铣刀仅适用于一定齿数范围的齿轮。

能加工一个齿槽。完成一个齿槽，必须对工件进行一次分度，再接着铣下一个齿槽，直到完成整个齿轮。所以，铣齿轮时，齿坯要套在芯轴上，用分度头卡盘和尾架顶尖装夹。

铣齿轮的铣削深度可用下式计算：齿深 = 2.25×模数

齿深不大时，可一次粗铣完，留下大约0.2mm的精铣余量；齿深较大时，应分几次进行粗铣。

使用成形法加工齿轮的特点是：1）不需专用设备，刀具成本低。2）铣刀每铣一次，都要重复一次分度、切入、退刀的过程，因此生产效率较低。3）加工精度低，一般加工精度为9～11级。精度不高的原因是同一模数的铣刀只有8把，每号铣刀的刀齿轮廓只与该号铣刀规定的铣齿范围内最少齿数齿轮的理论轮廓相一致，其它齿数的齿轮只能获得近似的齿形。此外分度的误差也较大。因此，成形法加工齿轮一般多用于修配和加工单件某些转速不高且精度要求较低的齿轮。

观果盆景

当前，随着人们生活水平的日益提高，既观果、观型，又观桩的果树盆景越来越为人们所青睐。但由于培育果树盆景时间长，技术复杂，因此常常令人望而生畏。据笔者多年的实践，用2—3年时间即可培育成型。现介绍如下：

容器的选择

容器以精美的素烧盆最为适宜，需渗水、透气性良好，以保证根系生长对氧的要求，且防容器积水造成烂根。一般以圆形为主，以利根系向四周均匀舒展。

嫁接

一是劈接。选经冬剪疏枝的枝组（有2—4个枝）作接穗。砧木可选用嫁接未成活的或其它矮化健壮砧。在树液流动前一个月进行嫁接。方法：于砧木平滑切口的中心位置劈开，深约3—4厘米，把接穗（下方两侧斜削成光滑平面，长2-3厘米，插入砧木劈口对准形成层，再用塑料带和绳自下而上包严扎紧，上盆或地养一年后上盆。栽时，要用土埋过接口保湿，不动动弹。

二是根接。在清明前后进行。要选择健壮、抗逆性强的根砧，接穗用老粗的桩段或造型好的枝组。方法：用插皮舌接，可接2--4个根砧。

土肥水管理

盆土：根据果树对土壤养分的不同需求，配制该种果树所需的富含腐殖质的营养土。培养土在使用前应进行消毒处理，如烘烤消毒或药物（洒人1。5%福尔马林）消毒等。

基肥：施基肥应以有机肥为主，合理配施化肥，上盆时就拌和腐热的有机肥。

追肥：花前施一次速效氮肥，适量配合磷肥，每株浇肥水约l千克；谢花后进行根外追肥，可用0．3%的磷酸二氢钾加0．3%的尿素，每隔15天喷1次，喷3～4次；在果实采收前一个月追施磷钾肥，每盆施磷酸二氢钾60克。

浇水：每次追肥后应浇透水一次；在花期和幼果期，要防止因过湿而造成生理落花落果；花芽分化期和果熟期，水分不宜过多，应稍偏干；在果实膨大期，盆土既不能过干，也不能过湿。休眠期要严格控制浇水，以盆土不过干为度。

倒盆：由于盆土中的养分在频繁的浇水中淋洗掉，每2年需及时倒盆，更换新营养土。

控冠整形

喷药：在果树盆景的生长期，叶耐喷布植物生长延缓剂（如多效唑、b9、矮壮素等）2～3次，可使枝条粗壮、节间变短、植株矮化。

选树形 果树盆景的树形，按树种、品种的直立性、下垂性等不同的要求，塑造具有丰富想象力的树形，如双枝鹿角形、三枝杯状形、独枝悬崖形、龙曲形、垂柳形等。整形修剪 在夏季，要及时摘心、抹芽、拉枝、扭梢等，协调枝梢与果实的养分供应，促其花芽分化。并通过开张枝角度和疏剪徒长枝、密生枝和无效枝等方法增强光照，整出理想的树形。在嫁接成活正常生长后，为增强盆景的苍老性，可用嫁接刀在树干上刻几条曲线。在生长季节可用铁丝缠在果树枝条上，固定出所需树形。

花果管理

在花芽量大时，应在孕蕾期疏花、生理落果期过后进行疏果；若花芽量少，可多留些花。同时进行人工授粉。

病虫害防治

在病虫害防治上，要坚持“预防为主、防治结合”的原则。特别是在生长季节，每隔20,--30天，应喷70%甲基托布津可湿性粉剂800倍液或65%代森锌可湿性粉剂500倍液防病。可用2．5%扑虱蚜1800倍液、20%白螨朴2000倍液防治果树盆景的蚜虫、红蜘蛛等害虫。