快速成型模具設計.doc

快速成形技術課程論文名 稱 班 級 姓 名 學 號 指導老師 評語及成績 河南機電高等?？茖W校 年 月 日一、快速成型的前處理速成型的前處理快主要包括CAD三維模型的構建，CAD三維模型的STL格式化以及三維模型的切片處理等幾個方面。三維模型構造由于快速成型機只能接受計算機構造的工件三維模型（即立體圖），然后才能進行分成切片處理，因此，首先必須建立三維模型，目前構造三維模型的方法如下產(chǎn)品的要求 產(chǎn)品的二維三視圖 反求工程 interner網(wǎng)絡三維CAD軟件 三維CAD模型二、三維模型的STL格式化由于產(chǎn)品上往往有一些不規(guī)則的自由曲面，為方便地獲得曲面每部分的坐標信息，加工作前必需進行近似處理。在目前的快速成型機上，最常見的近似處理方法是，用一系列的小三角平面來逼近自由曲面。其中，每一個三角形用三個頂點的坐標（x,y,z）和1個法向量N)來描述。三角形的大小是可以選擇的，從而能得到不同的曲面近似精度。經(jīng)過上述近似處理的三維模型文件稱為STL格式文件，它有一系列相連的空間三角形組成。三維模型的切片處理1、成形方向 將工件的三維STL格式文件輸入快速成型機后，可以用快速成型機中的STL格式文件顯示軟件，使用模型旋轉(zhuǎn)，從而選擇不同的成型方向。不同的成型方向會對工件品質(zhì)（尺寸精度，表面粗糙度，強度等）、材料成本和制作時間產(chǎn)生很大影響。即對工件品質(zhì)、對材料成本、對制作時間等。2、切片切片是幾何體與一系列平行平面求交的過程，切片的結果將產(chǎn)生一系列實體截面輪廓。切片算法取決于輸入幾何體的表示格式。STL格式采用小三角形平面近似實體表面，這種表示法最大的優(yōu)點就是切片算法簡單易行，只需要依次與每個三角形求交點即可。適應性切片適應性切片根據(jù)零件的幾何特征來決定切片的厚度，在輪廓變化頻繁的地方采用小厚度切片，在輪廓變化平緩的地方采用大厚度切片，與同一厚度切片方法比較，可以減少z軸誤差、階梯效應與數(shù)據(jù)文件的長度。三、SLA快速成型的原理SLA成型系統(tǒng)由液槽、可升降工作臺、激光器、掃描系統(tǒng)和計算器控制系統(tǒng)等組成。其中，液槽中充滿液態(tài)光固化聚合物。太有許多小孔洞的可升降工作臺在步進電機的驅(qū)動下能沿高速z方向作往復運動。激光器為紫外激光器。掃描系統(tǒng)為一組定位鏡，它能根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，按照每一截面輪廓的要求作高速往復運動，從而使激光器發(fā)生的激光束反射并聚焦于液槽中液態(tài)光固化聚合物的上表面，并沿此面作x-y方向的掃描運動。在這一層受到紫外激光束照射的部位，液態(tài)光固化聚合物快速固化，形成相應的一層固態(tài)輪廓。一層固化完畢后，工作臺下移一個工作距離，以使在原固化好的表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂，然后刮刀將粘度較大的樹脂液面刮平，進行下一層的掃描加工，同時新固化的一層牢固的粘結在前一層上，如此重復直至整個零件制造完畢，得到一個三維實體模型。激光固化的基本過程激光固化快速成形的過程可以分為下述四個階段制造數(shù)據(jù)獲取后處理CAD模型離散再涂層激光束掃描液面卸除支撐結構、清洗零件及其他層準備1、制造數(shù)據(jù)的獲取由于光固化快速成形技術是基于堆積概念，所以，層層制造之前必須獲取每一層片的信息，將CAD模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成快速成形機系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)。2、層準備層準備過程是指在獲取了制造數(shù)據(jù)后，在進行層層堆積成形時，掃描前每一層固化層液態(tài)樹脂的準備。由于這種層堆積成形的工藝特點，必須保證每一薄層的精度，才能保證層層堆積后整個模型的精度。3、層固化層固化是指在層準備好以后，用一定波長的紫外激光按分層所獲得的層片信息，以一定的順序照射樹脂液面使其固化為一個薄層的過程。4、層層堆積層層堆積實際上是前兩步層準備與固化的不斷重復。在單層掃描固化過程中，除了使本層樹脂固化外，還必須通過掃描參數(shù)及層厚的精確控制，使當前層與已固化的前一層牢固的粘結到一起。5、后處理 后處理是指整個零件成形后完成對零件進行的輔助處理工藝。另外在SLA成形過程中，由于未被激光束照射的部分材料仍為液態(tài)，它不能使制件截面上的孤立獨立輪廓和輪廓定位，零件的地面以及一定角度下的傾斜面在制作過程中均會發(fā)生較大變形。為了確保制件的每一部分可靠固定，同時減少制件的翹曲變形，僅靠調(diào)整制作參數(shù)是遠不能達到目的的，必須設計并在加工中制作一些