基于Pro/E的手機外殼三維造型與快速原型制造

　　敘述了快速原型技術(shù)的基本原理，總結出快速原型制造的特點(diǎn); 以iphone 4S手機外殼為例，利用Pro/Engineer 對手機外殼和手機實(shí)體進(jìn)行三維造型和裝配，并使用Aurora軟件和快速原型機制造出手機外殼。

1、引言

　　隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日益加劇和人們使用需求的不斷變化，產(chǎn)品更新速度越來(lái)越快，生產(chǎn)方式日趨向小批量、多品種、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展。因此，急需探索快速、敏捷的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式�；�于快速原型制造技術(shù)( RPM，Rapid Prototype Manufacturing)的創(chuàng )新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法有望大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和費用，顯著(zhù)提高產(chǎn)品的設計柔性。

　　快速原型制造技術(shù)( RPM) 是隨著(zhù)CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數控技術(shù)、材料科學(xué)與工程技術(shù)的發(fā)展而出現并發(fā)展的，而今它已同信息技術(shù)、虛擬技術(shù)一起成為實(shí)施產(chǎn)品設計技術(shù)和工藝過(guò)程技術(shù)集成創(chuàng )新的“前所未有的理想工具”，已在家電、汽車(chē)、玩具、輕工、通訊設備、航空、軍事、建筑、醫療、考古、電影制作、工業(yè)造型、雕刻、首飾、三維地圖等行業(yè)得到應用。

2、快速原型技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)

　　2.1、快速原型技術(shù)的基本原理

　　快速成型制造技術(shù)( RPM) 是由CAD 模型直接驅動(dòng)的快速制造任意復雜形狀三維物實(shí)體的技術(shù)總稱(chēng)，其基本過(guò)程是: 首先設計出所需零件的三維模型( 數字模型、CAD 模型) ，然后根據工藝的要求，按照一定的規律將該模型離散為一系列有序的單元，通常在Z 向將其按一定厚度進(jìn)行離散( 習慣稱(chēng)為分層) ，把原來(lái)的三維CAD 模型變成一系列的層片; 再根據每個(gè)層片的輪廓信息，輸入加工的參數，使其自動(dòng)生成數控代碼; 最后由成形系統成形一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來(lái)，得到一個(gè)三維物理實(shí)體。其基本原理與成形過(guò)程如圖1 所示。

圖1 快速成型基本原理圖

　　快速原型技術(shù)徹底擺脫了傳統的“去除”加工的方法，而是基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復雜的三維加工分解成簡(jiǎn)單的材料二維組合，它能在CAD 模型的直接驅動(dòng)下，快速制造任意復雜形狀的三維實(shí)體，是一種全新的制造技術(shù)。

　　2.2、快速原型制造過(guò)程的主要特點(diǎn)

　　(1) 新的加工概念。RPM 采用材料累加的概念，讓材料生長(cháng)而并非去除，因此，加工過(guò)程無(wú)需刀具、模具和工裝夾具，且材料利用率極高。

　　(2) 高度柔性。若要生產(chǎn)不同形狀的模型，只需改變CAD模型，重新調整和設置參數即可。

　　(3) 突破了零件幾何形狀復雜程度的限制，成形迅速，制造出的零件或模型是具有一定功能的三維實(shí)體。

　　(4) 越過(guò)了CAPP( Computer Aided Process Planning)過(guò)程，實(shí)現了CAD/CAM 的無(wú)縫連接。

　　(5) 制造費用低。其制造周期一般為傳統數控切削方法的1/3 -1/2，而成本僅為其1/5 -1/3，模具的幾何復雜程度愈高，這種效益愈顯著(zhù)。

5、結論

　　(1) RPM 是集多學(xué)科于一身的現代制造技術(shù)，必將在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用，但產(chǎn)品模型在成型溫度和室溫之間的細微變形量等問(wèn)題還有待于進(jìn)一步的探討和研究。

　　(2) 使用RPM 技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品模型的快速開(kāi)發(fā)，不僅能提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量，縮短試制周期，而且能隨時(shí)通過(guò)CAD 進(jìn)行修改與再驗證，使產(chǎn)品設計趨向完善，具有很強的市場(chǎng)競爭能力，并將成為21 世紀制造業(yè)的重要組成部分。