（

3）产品展示。RP 原型是产品从设计到商品化各个环节中进行交流的有效手

段。在全球经济经济化的今天，许多外向型企业都经常面临外商
要求看样订货。如何在不可能开模试生产的情况下最快提供样品，抢占市场先机
在这种环境下，

技术又体现了明显的优势。

（

）快速模具制造。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大

缩短模具制造的开发周期，提高生产效率，是解决模具设计与制造

薄弱环节的有效途径。快速成型技术在模具制造方
面的应用可分为直接制模和间接制模两种。

2快速成型技术原理和特点

当今时代，制造业市场需求不断向多样化、高质量、高性能、低成本、高科技

的方向发展，一方面表现为消费者兴趣的短时效和消费者需求日益主体化、个性
化和多元化；另一方面则是区域性、国际市场壁垒的淡化或打破，要求制造业的
厂商必须着眼于全球市场的激烈竞争。因此快速地将多样化、性能好的产品推向
市场成为了制造业厂商把握市场先机的关键，由此导致了制造价值观从面向产
品到面向顾客的重定位，制造战略重点从成本与质量到时间与响应的转移，也
就是各国致力于并行工程、敏捷制造等现代制造模式的研究与实践的原因。快速
成型（

Rapid Prototyping）技术正是在这种时代的需求下应运而生的。它是由

三维

CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。它集成了

CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的
重要组成部分。

基于材料累加原理的快速成型操作过程实际上是一层一层地离散制造零件。为了形象

化这种操作，可以想象一整条面包的结构是一片面包落在另一片面包之上一层层累积而成
的。快速成型有很多种工艺方法，但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件，区
别是制造每一层的方法和材料不同而已。
2. 1 快速成型的一般工艺过程原理
2.1.1 三维模型的构造

在三维

CAD 设计软件(如 Pro/E\UG\SolidWorks\SolidEdge 等)中获得描述该零件的

CAD 文件。目前一般快速成型支持的文件输出格式为 STL 模型，即对实体曲面近似处理，
即所谓面型化处理，是用平面三角面片近似模型表面。这样处理的优点是大大地简化了
CAD 模型的数据格式，从而便于后续的分层处理。由于它在数据处理上较简单，而且与
CAD 系统无关，所以很快发展为快速成型制造领域中 CAD 系统与快速成型机之间数据交
换的准标准，每个三角面片用

4 个数据项表示，即 3 个顶点坐标和法向矢量，而整个 CAD

模型就是这样一组矢量的集合。在三维

CAD 设计软件对 CAD 模型进行面型化处理时，一

般软件系统中有输出精度控制参数，通过控制该参数，可减小曲面近似处理误差。如

Pro/E

软件是通过选定弦高值

(eh-chord height)作为逼近的精度参数，如图 1 为一球体，给定

的两种

CH 值所转化的情况。对于一个模型，软件中给定一个选取范围，一般情况下这个范

围可以满足工程要求。但是，如果该值选的太小，要牺牲处理时间及存贮空间，中等复杂的
零件都要数兆甚至数十兆左右的存贮空间。并且这种数据转换过程中无法避免地产生错误，
如某个三角形的顶点在另一三角形边的中间、三角形不封闭等问题是实践中经常遇到的，这
给后续数据处理带来麻烦，需要进一步检查修补。
2.1.2 三维模型的离散处理

通过专用的分层程序将三维实体模型

(一般为 STL 模型)分层，分层切片是在选定了制

作

(堆积)方向后，需对 CAD 模型进行一维离散，获取每一薄层片截面轮廓及实体信息。通