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分层实体制造
发布时间: 2013-12-24 16:24:00 来源: 编辑: 周文煜

  

  LOM工艺称为分层实体制造,由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出LOM-1050和LOM-2030两种型号成形机。

  研究LOM工艺的公司除了Helisys公司,还有日本Kira公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinergy精技私人有限公司、清华大学、华中理工大学等。

  LOM是几种最成熟的快速成型制造技术之一。这种制造方法和设备自1991年问世以来,得到迅速发展。由于叠层实体制造技术多使用纸材,成本低廉,制件精度高,而且制造出来的木质原型具有外在的美感性和一些特殊的品质,因此受到了较为广泛的关注,在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造型芯、砂型铸造木模、快速制模母模以及直接制模等方面得到了迅速应用。

  一、LOM成形原理

     LOM工艺采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时,热压辊热压片材,使之与下面已成形的工件粘接;用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框,并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格;激光切割完成后,工作台带动已成形的工件下降,与带状片材(料带)分离;供料机构转动收料轴和供料轴,带动料带移动,使新层移到加工区域;工作台上升到加工平面;热压辊热压,工件的层数增加一层,高度增加一个料厚;再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完,得到分层制造的实体零件。

  

LOM

  在这种快速成形机上,截面轮廓被切割和叠合后所成的制品 如图所示。其中,所需的工件被废料小方格包围,剔除这些小方格之后,便可得到三维工件。

  

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  二、应用实例

  1、汽车车灯

  随着汽车制造业的迅猛发展,车型更新换代的周期不断缩短,导致对与整车配套的各主要部件的设计也提出了更高要求。其中,汽车车灯组件的设计,要求在内部结构满足装配和使用要求外,其外观的设计也必须达到与车体外形的完美统一。车灯设计与生产的专业厂家传统的开发手段受到了严重的挑战。快速成型技术的出现,较好地迎合了车灯结构与外观开发的需求。下面为某车灯配件公司为国内某大型汽车制造厂开发的某型号轿车车灯LOM原型,通过与整车的装配检验和评估,显著提高了该组车灯的开发效率和成功率。

  

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  2、铸铁手柄

  某机床操作手柄为铸铁件,人工方式制作砂型铸造用的木模十分费时困难,而且精度得不到保证。随着CADCAM技术的发展和普及,具有复杂曲面形状的手柄的设计直接在CAD/CAM软件平台上完成,借助快速成型技术尤其是叠层实体制造技术,可以直接由CAD模型高精度地快速制作砂型铸造的木模,克服了人工制作的局限和困难,极大地缩短了产品生产的周期并提高了产品的精度和质量。下图为铸铁手柄的CAD模型和LOM原型。

  

  3LOM原型在制鞋业中的应用

  当前国际上制鞋业的竞争日益激烈,而美国Wolverine World Wide公司无论在国际还是美国国内市场都一直保持着旺盛的销售势头,该公司鞋类产品的款式一直保持着快速的更新,时时能够为顾客提供高质量的产品,而使用PowerSHAPE软件和Helysis公司的LOM快速原型加工技术是Wolverine World Wide公司成功的关键。

  Wolverine的设计师们首先设计鞋底和鞋跟的模型或图形,从不同角度用各种材料产生三维光照模型显示,这种高质的图像显示使得在开发过程中能及早地排除任何看起来不好的装饰和设计。

  

  即使前期的设计已经排除了许多不理想的地方,但是投入加工之前,Wolverine公司仍然需要有实物模型。鞋底和鞋跟的LOM模型非常精巧,但其外观是木质的,为使模型看起来更真实,可在LOM表面喷涂产生不同材质效果。

  每一种鞋底配上适当的鞋面后生产若干双样品,放到主要的零售店展示,以收集顾客的意见。根据顾客所反馈的意见,计算机能快速地修改模型,根据需要,可再产生相应的LOM模型和式样。

  分层实体制造的发展

     三、分层实体制造的发展

  LOM技术是一种具有广泛应用前景的、正在不断完善的高新技术,已经在产品设汁与制造方面发挥重要作用。随着市场竞争的日趋激烈,该技术将会被越来越多的企业采用,对企业的发展将发挥越来越重要的作用,并将给企业带来巨大的经济效益。同时,LOM技术作为多学科交叉的专业技术,其本身的发展也将推动相关技术、产业的发展。

                                       (现代制造产业系:金黎明供稿)

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