合工大快速原型課后復(fù)習(xí)題及解答

1、第二章 光固化快速成型工藝1 敘述光固化快速成型的原理。 氦鎘激光器或氬離子激光器發(fā)出的紫外激光束在控制系統(tǒng)的控制下按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層。一層固化完畢后，工作臺下移一個(gè)層厚的距離，以使在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，然后進(jìn)行下一層的掃描加工，新固化的一層牢固地粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)直至整個(gè)零件制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體原型。2 光固化快速成型的特點(diǎn)有哪些？ 優(yōu)點(diǎn)：（1）成型過程自動(dòng)化程度高； （2）尺寸精度高； （3）優(yōu)良的表面質(zhì)量； （4）可以制作結(jié)構(gòu)十分

2、復(fù)雜的模型、尺寸比較精細(xì)的模型； （5）可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型； （6）制作的原型可以一定程度地替代塑料件。缺點(diǎn)：（1）制件易變形，成型過程中材料發(fā)生物理和化學(xué)變化；（2）較脆，易斷裂性能尚不如常用的工業(yè)塑料；（3）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高， 液態(tài)樹脂材料和激光器的價(jià)格較高；（4）使用的材料較少，目前可用的材料主要為感光性的液態(tài)樹脂材料；（5）液態(tài)樹脂有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止提前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時(shí)有局限性；（6）需要二次固化3 光固化材料的優(yōu)點(diǎn)有哪些？光固化樹脂主要分為幾大類？優(yōu)點(diǎn)：（1）固化快（2）不需要加熱（3）可配成無溶劑產(chǎn)品（4）節(jié)省能量。 （

3、5）可使用單組分，無配置問題，使用周期長。（6）可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作及固化，提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。分類： (1)自由基光固化樹脂(2) 陽離子光固 (3)混雜型光固化樹脂4 光固化成型工藝過程主要分為幾個(gè)階段，其后處理工藝過程包括哪些基本步驟？階段：前處理、原型制作和后處理三個(gè)階段。后處理步驟：（1）原型疊層制作結(jié)束后，工作臺升出液面，停留510min（晾干）；（2）將原型和工作臺一起斜放景干，并將其浸入丙酮、酒精等清洗液中，攪動(dòng)并刷掉殘留的氣泡，45min后放入水池中清洗工作臺；（3）由外向內(nèi)從工作臺上取下原型，并去除支撐結(jié)構(gòu)；（4）再次清洗后置于紫外烘箱中進(jìn)行整體

4、后固化。5 光固化成型的支撐結(jié)構(gòu)的類型有哪些？支撐的作用是什么？類型：斜支撐、直支撐、單腹板、雙腹板、十字壁板。作用：支撐結(jié)構(gòu)除了確保原型的每一結(jié)構(gòu)部分都能可靠固定之外，還有助于減少原型在制作過程中發(fā)生的翹曲變形。6 光固化原型工藝中的收縮變形來自于哪幾個(gè)方面？ （1）零件成型過程中樹脂收縮產(chǎn)生的變形 ；（2）后固化時(shí)收縮產(chǎn)生的變形 。7 影響光固化原型精度的因素有哪些？為提高原型精度，各因素是如何控制的？1. 幾何數(shù)據(jù)處理造成的誤差；措施：（1）直接切片；（2）自適應(yīng)分層。2. 成型過程中材料的固化收縮引起的翹曲變形；措施：（1）成型工藝的改進(jìn) ；（2）樹脂配方的改進(jìn)。3. 樹脂涂層厚度對精

5、度的影響；措施： 二次曝光法多次反復(fù)曝光后的固化深度與以多次曝光量之和進(jìn)行一次曝光的固化深度是等效的。4. 光學(xué)系統(tǒng)對成型精度的影響 ；措施：（1）光路校正；（2）光斑校正。5. 激光掃描方式對成型精度的影響；措施：采用分區(qū)掃描方式。6. 光斑直徑大小對成型尺寸的影響；措施：光斑補(bǔ)償方法。7. 激光功率、掃描速度、掃描間距產(chǎn)生的誤差。措施：首先對掃描固化過程進(jìn)行理論分析，進(jìn)而找出各個(gè)工藝參數(shù)對掃描過程的影響。第三章 疊層實(shí)體快速成型工藝1疊層實(shí)體快速原型制造工藝的基本原理 答：疊層實(shí)體快速原型制造技術(shù)由計(jì)算機(jī)、材料存儲及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱粘壓機(jī)構(gòu)、激光切割系統(tǒng)、可升降工作臺和數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)架等組成。首

6、先在工作臺上制作基底，工作臺下降，送紙滾筒送進(jìn)一個(gè)步距的紙材，工作臺回升，熱壓滾筒滾壓背面涂有熱熔膠的紙材，將當(dāng)前迭層與原來制作好的迭層或基底粘貼在一起，切片軟件根據(jù)模型當(dāng)前層面的輪廓控制激光器進(jìn)行層面切割，逐層制作，當(dāng)全部迭層制作完畢后，再將多余廢料去除，最終形成三維工件原型。2疊層實(shí)體快速原型制造工藝的特點(diǎn)答：優(yōu)點(diǎn)：原材料價(jià)格便宜，原型制作成本低；制件尺寸大；無須后固化處理；無須設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)；廢料易剝離；熱物性與機(jī)械性能好，可實(shí)現(xiàn)切削加工；精度高；設(shè)備可靠性好，壽命長；操作方便。缺點(diǎn)：不能直接制作塑料工件；工件的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好；工件易吸濕膨脹；工件表面有臺階紋，需打磨 3當(dāng)前開

7、發(fā)出來的疊層實(shí)體快速成型材料主要有幾種？其中常用的是什么？答：薄層材料:紙、塑料薄膜、金屬箔等 粘結(jié)劑:熱熔膠制備工藝：涂布工藝；常用的是涂有熱熔膠的紙材4列舉若干疊層實(shí)體快速成型設(shè)備的主要型號答：5影響疊層實(shí)體快速原型制造精度的原因答：CAD模型STL文件輸出造成的誤差；切片軟件STL文件輸入設(shè)置造成的誤差；成型過程誤差：不一致的約束 ，成型功率控制不當(dāng) ，切碎網(wǎng)格尺寸， 工藝參數(shù)不穩(wěn)定； 設(shè)備精度誤差：激光頭的運(yùn)動(dòng)定位精度，X、Y軸系導(dǎo)軌垂直度，Z軸與工作臺面垂直度；成型之后環(huán)境變化引起誤差：熱變形，濕變形。6提高疊層實(shí)體快速原型制造質(zhì)量的措施答：在進(jìn)行STL轉(zhuǎn)換時(shí)，可以根據(jù)零件形狀的不同

8、復(fù)雜程度來定。在保證成形件形狀完整平滑的前提下，盡量避免過高的精度。不同的CAD軟件所用的精度范圍也不一樣，例如Pro/E所選用的范圍是0.010.05mm，UG所選用的范圍是0.020.08mm，如果零件細(xì)小結(jié)構(gòu)較多可將轉(zhuǎn)換精度設(shè)高一些； STL文件輸出精度的取值應(yīng)與相對應(yīng)的原型制作設(shè)備上切片軟件的精度相匹配。過大會(huì)使切割速度嚴(yán)重減慢，過小會(huì)引起輪廓切割的嚴(yán)重失真；模型的成型方向?qū)ぜ焚|(zhì)（尺寸精度、表面粗糙度、強(qiáng)度等）、材料成本和制作時(shí)間產(chǎn)生很大的影響。應(yīng)該將精度要求較高的輪廓（例如，有較高配合精度要求的圓柱、圓孔），盡可能放置在X-Y平面； 為提高成形效率，在保證易剝離廢料的前提下，應(yīng)盡

9、可能減小網(wǎng)格線長度，可以根據(jù)不同的零件形狀來設(shè)定。當(dāng)原型形狀比較簡單時(shí)，可以將網(wǎng)格尺寸設(shè)大一些，提高成型效率；當(dāng)形狀復(fù)雜或零件內(nèi)部有廢料時(shí)，可以采用變網(wǎng)格尺寸的方法進(jìn)行設(shè)定，即在零件外部采用大網(wǎng)格劃分，零件內(nèi)部采用小網(wǎng)格劃分；熱濕變形控制：采用新的材料和新的涂膠方法；改進(jìn)后處理方法；根據(jù)制件的熱變形規(guī)律預(yù)先對CAD模型進(jìn)行反變形修正；原型制作后的處理措施：加壓下冷卻疊層塊；充分冷卻后剝離；及時(shí)進(jìn)行表面處理（涂覆增強(qiáng)劑如強(qiáng)力膠、環(huán)氧樹脂漆或聚氨酯漆等，有助于增加制件的強(qiáng)度和防潮效果）。7新型的“Offset Fabrication”疊層實(shí)體快速原型工藝方法的基本原理答：該方法使用的薄層材料為雙層

10、結(jié)構(gòu)，上面一層為制作原型的疊層材料，下面的薄層材料是襯材。雙層薄材在疊層之前進(jìn)行輪廓切割，將疊層材料層按照當(dāng)前疊層的輪廓進(jìn)行切割，然后進(jìn)行粘接堆積，粘接后，襯層材料與疊層材料分離，帶走當(dāng)前疊層的余料。第四章選擇性激光燒結(jié)成型工藝1、 敘述選擇性激光燒結(jié)快速原型工藝的基本原理。答：選擇性激光燒結(jié)加工過程是采用鋪粉輥將一層粉末材料平鋪在已成形零件的上表面，并加熱至恰好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度，控制系統(tǒng)控制激光束按照該層的截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的溫度升至熔化點(diǎn)，進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成形的部分實(shí)現(xiàn)粘接。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，工作臺下降一個(gè)層的厚度，鋪料輥又在上面鋪上一層均勻密實(shí)的粉末，進(jìn)行新一層截

11、面的燒結(jié)，如此反復(fù)，直至完成整個(gè)模型。2、選擇性激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn)有哪些？答：優(yōu)點(diǎn)：可直接制作金屬制品；可采用多種材料；無需支撐結(jié)構(gòu)；制造工藝比較簡單；材料利用率高。缺點(diǎn)：原型表面粗糙；燒結(jié)過程揮發(fā)異味；有時(shí)需要比較復(fù)雜的輔助工藝。3、簡述高分子粉末材料的燒結(jié)工藝過程。答：高分子粉末材料激光燒結(jié)快速原型制造工藝過程同樣分為前處理、粉層燒結(jié)疊加以及后處理過程三個(gè)階段。前處理階段主要完成模型的三維CAD造型，并經(jīng)STL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后輸入到粉末激光燒結(jié)快速原型系統(tǒng)中。粉層激光燒結(jié)疊加：首先對成型空間進(jìn)行預(yù)熱，對于PS高分子材料，一般需要預(yù)熱到100左右。在預(yù)熱階段，根據(jù)原型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行制作方位的確定，

12、當(dāng)擺放方位確定后，將狀態(tài)設(shè)置為加工狀態(tài)；然后設(shè)定建造工藝參數(shù)，如層厚、激光掃描速度和掃描方式、激光功率、燒結(jié)間距等。當(dāng)成形區(qū)域的溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，便可以啟動(dòng)制作了。在制作過程中，為確保制件燒結(jié)質(zhì)量，減少翹曲變形，應(yīng)根據(jù)截面變化相應(yīng)的調(diào)整粉料預(yù)熱的溫度；所有疊層自動(dòng)燒結(jié)疊加完畢后，需要將原型在成型缸中緩慢冷卻至40以下，取出原型并進(jìn)行后處理。后處理：激光燒結(jié)后的PS原型件，強(qiáng)度很弱，需要根據(jù)使用要求進(jìn)行滲蠟或滲樹脂等進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。由于該原型用于熔模鑄造，所以進(jìn)行滲蠟處理。4、簡述金屬粉末材料間接燒結(jié)工藝過程。答：金屬零件間接燒結(jié)工藝使用的材料為混合有樹脂材料的金屬粉末材料，SLS工藝主要實(shí)現(xiàn)包裹

13、在金屬粉粒表面樹脂材料的粘接。其工藝過程如圖1所示。由圖中可知，整個(gè)工藝過程主要分三個(gè)階段：一是SLS原型件（“綠件”）的制作，二是粉末燒結(jié)件（“褐件”）的制作，三是金屬溶滲后處理。圖15、簡述金屬粉末材料直接燒結(jié)工藝過程。答：金屬零件直接燒結(jié)工藝采用的材料是純粹的金屬粉末，是采用SLS工藝中的激光能源對金屬粉末直接燒結(jié)，使其融化，實(shí)現(xiàn)疊層的堆積。其工藝流程如圖2所示。金屬零件直接燒結(jié)成型過程較間接金屬零件制作過程明顯縮短，無需間接燒結(jié)時(shí)復(fù)雜的后處理階段。但必須有較大功率的激光器，以保證直接燒結(jié)過程中金屬粉末的直接熔化。因而，直接燒結(jié)中激光參數(shù)的選擇，被燒結(jié)金屬粉末材料的熔凝過程及控制是燒結(jié)成

14、型中的關(guān)鍵。6、高分子材料粉末激光燒結(jié)原型的后處理一般有哪兩種方式？各自面向的用途是什么？答：高分子粉末材料燒結(jié)件的后處理工藝主要有滲樹脂和滲蠟兩種。當(dāng)原型件主要用于熔模鑄造的消失型時(shí)，需要進(jìn)行滲蠟處理。當(dāng)原型件為了提高強(qiáng)硬性指標(biāo)時(shí)，需要進(jìn)行滲樹脂處理。以高分子粉末為基底的燒結(jié)件力學(xué)性能較差，作為原型件一般需對燒結(jié)件進(jìn)行樹脂增強(qiáng)。在樹脂涂料中，環(huán)氧樹脂的收縮率較小，可以較好地保持燒結(jié)原型件的尺寸精度，提高高分子粉末燒結(jié)件的適用范圍。7、粉末激光燒結(jié)快速原型工藝中的燒結(jié)工藝參數(shù)主要有哪些？它們是如何影響原型尺寸和性能的？圖2答：（1）激光功率:激光功率的增加，尺寸誤差向正方向增大激光功率增加時(shí)，

15、強(qiáng)度也隨著增大激光功率過大會(huì)加劇因熔固收縮而導(dǎo)致的制件翹曲變形（2）掃描速度掃描速度增加，尺寸誤差向負(fù)誤差的方向減小掃描速度增加，燒結(jié)制件強(qiáng)度減小（3）燒結(jié)間距燒結(jié)間距增加，尺寸誤差向負(fù)誤差方向減小燒結(jié)間距增加，燒結(jié)制件強(qiáng)度減小燒結(jié)間距增加，成型效率提高（4）單層層厚單層層厚增加，尺寸誤差向負(fù)誤差方向減小單層層厚增加，燒結(jié)制件強(qiáng)度減小單層厚度增加，成型效率提高（5）預(yù)熱沒有預(yù)熱，或者預(yù)熱溫度不均勻，將會(huì)使成型時(shí)間增加，所成型零件的性能低和質(zhì)量差，零件精度差，或使燒結(jié)過程完全不能進(jìn)行。對粉末材料進(jìn)行預(yù)熱，可以減小因燒結(jié)成型時(shí)受熱在工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，防止其產(chǎn)生翹曲和變形，提高成型精度。第五章 熔

16、融沉積快速成型工藝1.熔融沉積快速成型工藝的基本原理熔融沉積（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）又叫熔絲沉積，它是將絲狀的熱熔性材料加熱熔化，通過帶有一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來，如果熱熔性材料的溫度始終稍高于固化溫度，而成型部分的溫度稍低于固化溫度，就能保證熱熔性材料擠噴出噴嘴后，隨即與前一層面熔結(jié)在一起。一個(gè)層面沉積完成后，工作臺按預(yù)定的增量下降一個(gè)層的厚度，再繼續(xù)熔噴沉積，直至完成整個(gè)實(shí)體造型。將實(shí)芯絲材原材料纏繞在供料輥上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)有D(zhuǎn)，輥?zhàn)雍徒z材之間的摩擦力使絲材向噴頭的出口送進(jìn)。在供料輥與噴頭之間有一導(dǎo)向套，導(dǎo)向套采用低摩擦材料制成，以便絲材能順利、準(zhǔn)

17、確地由供料輥送到噴頭的內(nèi)腔。噴頭的前端有電阻絲式加熱器，在其作用下，絲材被加熱熔融，然后通過出口涂覆至工作臺上，并在冷卻后形成制件當(dāng)前截面輪廓。2.熔融沉積成型工藝的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)構(gòu)造和原理簡單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低（無激光器）原材料無毒，適宜在辦公環(huán)境安裝使用用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造可以成型任意復(fù)雜程度的零件無化學(xué)變化，制件的翹曲變形小原材料利用率高，且材料壽命長支撐去除簡單，無需化學(xué)清洗，分離容易可直接制作彩色原型缺點(diǎn)：成型件表面有較明顯條紋沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱需要設(shè)計(jì)與制作支撐結(jié)構(gòu)原材料價(jià)格昂貴需要對整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成形時(shí)間較長3.雙噴頭熔融沉積快速成型工藝的突出

18、優(yōu)勢是什么？雙噴頭的優(yōu)點(diǎn)除了沉積過程中具有較高的沉積效率和降低模型制作成本以外，還可以靈活地選擇具有特殊性能的支撐材料，以便于后處理過程中支撐材料的去除，如水溶材料、低于模型材料熔點(diǎn)的熱熔材料等。指標(biāo)SLALOMSLSFDM成型速度較快快較慢較慢原型精度高較高較低較低制造成本較高低較低較低復(fù)雜程度復(fù)雜簡單復(fù)雜中等零件大小中小件中大件中小件中小件常用材料熱固性光敏樹脂等紙、金屬箔、塑料薄膜等石蠟、塑料、金屬、陶瓷等粉末石蠟、尼龍、ABS、低熔點(diǎn)金屬FDM工藝與其它快速成型工藝方法的比較熔融沉積快速成型材料熔融沉積快速成型制造技術(shù)的關(guān)鍵在于熱融噴頭，噴頭溫度的控制要求使材料擠出時(shí)既保持一定的形狀又

19、有良好的粘結(jié)性能。除了熱熔噴頭以外，成型材料的相關(guān)特性（如材料的粘度、熔融溫度、粘結(jié)性以及收縮率等）也是該工藝應(yīng)用過程中的關(guān)鍵。熔融沉積工藝使用的材料分為兩部分：一類是成型材料，另一類是支撐材料。4.熔融沉積快速成型工藝對原型材料的要求：材料的粘度材料的粘度低、流動(dòng)性好，阻力就小，有助于材料順利擠出。材料的流動(dòng)性差，需要很大的送絲壓力才能擠出，會(huì)增加噴頭的啟停響應(yīng)時(shí)間，從而影響成型精度。材料熔融溫度熔融溫度低可以使材料在較低溫度下擠出，有利于提高噴頭和整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的壽命?？梢詼p少材料在擠出前后的溫差，減少熱應(yīng)力，從而提高原型的精度。材料的粘結(jié)性FDM工藝是基于分層制造的一種工藝，層與層之間往往

20、是零件強(qiáng)度最薄弱的地方，粘結(jié)性好壞決定了零件成型以后的強(qiáng)度。粘結(jié)性過低，有時(shí)在成型過程中因熱應(yīng)力會(huì)造成層與層之間的開裂。材料的收縮率由于擠出時(shí)，噴頭內(nèi)部需要保持一定的壓力才能將材料順利擠出，擠出后材料絲一般會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹。如果材料收縮率對壓力比較敏感，會(huì)造成噴頭擠出的材料絲直徑與噴嘴的名義直徑相差太大，影響材料的成型精度。FDM成型材料的收縮率對溫度不能太敏感，否則會(huì)產(chǎn)生零件翹曲、開裂。由以上材料特性對FDM工藝實(shí)施的影響來看，F(xiàn)DM工藝對成型材料的要求是熔融溫度低、粘度低、粘結(jié)性好、收縮率小。 5.熔融沉積快速成型工藝對支撐材料的要求：能承受一定高溫度由于支撐材料要與成型材料在支撐面上

21、接觸，所以支撐材料必須能夠承受成型材料的高溫，在此溫度下不產(chǎn)生分解與融化。與成型材料不浸潤，便于后處理支撐材料是加工中采取的輔助手段，在加工完畢后必須去除，所以支撐材料與成型材料的親和性不應(yīng)太好。具有水溶性或者酸溶性對于具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔等原型，為了便于后處理，可通過支撐材料在某種液體里溶解而去支撐。由于現(xiàn)在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，該材料一般可以溶解在有機(jī)溶劑中，所以不能使用有機(jī)溶劑。目前已開發(fā)出水溶性支撐材料。具有較低的熔融溫度具有較低的熔融溫度可以使材料在較低的溫度擠出，提高噴頭的使用壽命。流動(dòng)性要好由于支撐材料的成型精度要求不高，為了提高機(jī)器的掃描速度，要求支撐材料具

22、有很好的流動(dòng)性，相對而言，對于粘性可以差一些。FDM工藝對支撐材料的要求是能夠承受一定的高溫、與成型材料不浸潤、具有水溶性或者酸溶性、具有較低的熔融溫度、流動(dòng)性要特別好等。6.熔融沉積快速成型的工藝過程(前處理、成型、后處理)前處理Ø CAD數(shù)字建模Ø 載入模型，即導(dǎo)入STL文件Ø STL文件校驗(yàn)與修復(fù)目的：保證無裂縫、空洞，無懸面、重疊面和交叉面Ø 確定擺放方位針對多個(gè)模型：更好地布局以便成型針對單個(gè)模型：提高成型質(zhì)量及效率目的：保證無裂縫、空洞，無懸面、Ø 確定分層參數(shù)Ø 存儲分層文件成型Ø 打開快速成型機(jī)，連接設(shè)備&#

23、216; 檢查工作臺上是否有未取下的零件或障礙物Ø 系統(tǒng)初始化：X、Y、Z軸歸零Ø 成型室預(yù)熱：按下溫控、散熱按鈕Ø 調(diào)試：檢查運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及吐絲是否正常Ø 對高：將噴頭調(diào)至與工作臺間距0.3mm處Ø 打印模型：注意開始時(shí)觀察支撐粘接情況Ø 成型結(jié)束，取出模型，清理成型室后處理Ø 去除支撐Ø 打磨7.熔融沉積快速成型工藝因素分析材料性能的影響凝固過程中，由材料的收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力變形會(huì)影響成形件精度。（1）熱收縮（2）分子取向的收縮措施：（1）改進(jìn)材料的配方（2）設(shè)計(jì)時(shí)考慮收縮量進(jìn)行尺寸補(bǔ)償噴頭溫度和成型室溫度的影響噴頭

24、溫度決定了材料的粘結(jié)性能、堆積性能、絲材流量以及擠出絲寬度。成型室的溫度會(huì)影響到成形件的熱應(yīng)力大小。措施：（1）噴頭溫度應(yīng)根據(jù)絲材的性質(zhì)在一定范圍內(nèi)選擇，以保證擠出的絲呈熔融流動(dòng)狀態(tài)（2）一般將成型室的溫度設(shè)定為比擠出絲的熔點(diǎn)溫度低12。填充速度與擠出速度的交互影響單位時(shí)間內(nèi)擠出絲體積與擠出速度成正比，當(dāng)填充速度一定時(shí)，隨著擠出速度增大，擠出絲的截面寬度逐漸增加，當(dāng)擠出速度增大到一定值，擠出的絲粘附于噴嘴外圓錐面，就不能正常加工。若填充速度比擠出速度快，則材料填充不足，出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，難以成型。措施：擠出速度應(yīng)與填充速度相匹配分層厚度的影響一般來說，分層厚度越小，實(shí)體表面產(chǎn)生的臺階越小，表面質(zhì)量

25、也越高，但所需的分層處理和成型時(shí)間會(huì)變長，降低了加工效率。相反，分層厚度越大，實(shí)體表面產(chǎn)生的臺階也就越大，表面質(zhì)量越差，不過加工效率則相對較高。措施：兼顧效率和精度確定分層厚度，必要時(shí)可通過打磨提高表面質(zhì)量與精度成型時(shí)間的影響每層的成型時(shí)間與填充速度、該層的面積大小及形狀的復(fù)雜度有關(guān)。若層的面積小，形狀簡單，填充速度快，則該層成型的時(shí)間就短；相反，時(shí)間就長。措施：加工時(shí)控制好噴嘴的工作溫度和每層的成型時(shí)間，以獲得精度較高的成型件。掃描方式的影響FDM掃描方式有多種，有螺旋掃描、偏置掃描及回轉(zhuǎn)掃描等。措施：可采用復(fù)合掃描方式，即外部輪廓用偏執(zhí)掃描，而內(nèi)部區(qū)域填充用回轉(zhuǎn)掃描，這樣既可以提高表面精度

26、，也可簡化掃描過程，提高掃描效率。8.氣壓式熔融沉積快速成型系統(tǒng)工作原理被加熱到一定溫度的低粘性材料(該材料可由不同相組成，如粉末粘結(jié)劑的混合物)，通過空氣壓縮機(jī)提供的壓力由噴頭擠出，涂覆于工作平臺或前一沉積層之上。噴頭按當(dāng)前層的層面幾何形狀進(jìn)行掃描堆積，實(shí)現(xiàn)逐層沉積凝固。工作臺由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制作X、Y、Z三維運(yùn)動(dòng)，可逐層制造三維實(shí)體和直接制造空間曲面。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成型材料廣泛；設(shè)備成本低、體積??；無污染。缺點(diǎn)：對成型材料的粘稠度、包含雜質(zhì)的顆粒度等的要求都很嚴(yán)格；不能成型很尖銳的拐點(diǎn)。與傳統(tǒng)FDM的不同之處Ø 該系統(tǒng)無需再采用專門的擠壓成絲設(shè)備來制造絲材。Ø 壓力裝置結(jié)構(gòu)簡

27、單，提供的壓力穩(wěn)定可靠，成本低。Ø 改進(jìn)后的AJS系統(tǒng)由于沒有送絲部分而使噴頭變得輕巧，減小了機(jī)構(gòu)的振動(dòng)，提高了成型精度。第六章思考題及參考答案1、 除了SLA、LOM、SLS及FDM快速原型工藝以外，其他應(yīng)用較多的快速原型工藝有哪些？答：三維打印快速成型（Three Dimensional Printing and Gluing, 3DP）數(shù)碼累積成型（Digital Brick Laying, DBL）光掩膜法（Solid Ground Curing, SGC,也稱立體光刻）彈道微粒制造（Ballistic Particle Manufacturing, BPM）直接殼法（Dir

28、ect Shell Production Casting, DSPC）三維焊接（Three Dimensional Welding）直接燒結(jié)技術(shù)、全息干涉制造、光束干涉固化等（P108）2、 三維打印快速成型技術(shù)主要分為哪兩大類工藝方法？答：三維噴涂粘接快速成型工藝（類似于SLS）和噴墨式三維打印快速成型工藝（類似于FDM）（P108）3、 三維噴涂粘結(jié)工藝的基本原理是什么？該工藝具有哪些特點(diǎn)？答：基本原理:(P108)通過噴頭噴涂粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。首先按照設(shè)定的層厚進(jìn)行鋪粉，然后利用噴嘴按指定路徑將液態(tài)粘結(jié)劑噴在預(yù)先鋪好的粉層特定區(qū)域，之后工作臺下降一個(gè)層厚

29、的距離，繼續(xù)進(jìn)行下一層的鋪粉，逐層粘結(jié)后去除多余底料便得到所需形狀的制件。工藝特點(diǎn)：(P109)成本低：無需激光系統(tǒng)材料廣泛：只要能用粘結(jié)劑粘接即可成型速度快：成型噴頭一般具有多個(gè)噴嘴安全性較好：不用激光器，產(chǎn)熱少應(yīng)用范圍廣：造型過程中可以更換材料，生產(chǎn)不同材料、顏色、力學(xué)性能組合的零件4、 三維打印快速成型商品化設(shè)備主要有哪些系列？答：(P113)Z Corp公司的Z系列，Objiet公司的Eden系列、Connex系列及桌上型3D打印系統(tǒng)，3D Systems公司開發(fā)的Personal Printer系列與Professional系列以及Solidscape公司的T系列。5、 光掩膜法的基

30、本原理是什么？該工藝具有哪些特點(diǎn)？答：原理：（P124）采用光學(xué)掩膜技術(shù)，電子成像系統(tǒng)先在一塊特殊玻璃上通過曝光和高壓充電過程產(chǎn)生與截面形狀一致的靜電潛像，并吸附上碳粉形成與截面形狀一致的負(fù)像，接著以此為”底片“用強(qiáng)紫外線燈對涂敷的一層光敏樹脂同時(shí)進(jìn)行曝光固化，把多余的樹脂吸附走后，用石蠟填充截面中的空隙部分，接著用銑刀把這個(gè)截面修平，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一個(gè)截面的固化。特點(diǎn)：優(yōu)：不需要支撐、效率高、加工空間大、精度高、變形小、出錯(cuò)可以銑去錯(cuò)誤層重做缺：材料浪費(fèi)較多、設(shè)備體積大、噪聲大、可選材料少且有毒第七章 快速成型技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理1、產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)有哪兩種主要途徑？P128一種是根據(jù)產(chǎn)品的要求或

31、直接根據(jù)二維圖樣在CAD軟件平臺上設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維模型，常被稱為概念設(shè)計(jì)；另一種是在仿制產(chǎn)品時(shí)用掃描機(jī)對已有的產(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行掃描，得到三維模型，常被稱為反求過程。2、簡述反求工程技術(shù)的含義？P130反求就是對存在的實(shí)物模型或零件進(jìn)行測量并根據(jù)測量數(shù)據(jù)重構(gòu)出實(shí)物的CAD模型，進(jìn)而對實(shí)物進(jìn)行分析、修改、檢驗(yàn)和制造的過程。反求工程技術(shù)不是傳統(tǒng)意義上的“仿制”，而是綜合應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的理論方法、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識，進(jìn)行系統(tǒng)地分折研究，進(jìn)而快速開發(fā)制造出高附加值、高技術(shù)水平的新產(chǎn)品。3、快速成型系統(tǒng)接收的文件格式通常為哪種格式？是由哪個(gè)公司提出來的？p132快速成型制造設(shè)備目前能夠接受諸如ST

32、L，SLC，CLI，RPI，LEAF，SIF等多種數(shù)據(jù)格式。其中由美國3D Systems公司開發(fā)的STL文件格式可以被大多數(shù)快速成型機(jī)所接受，因此被工業(yè)界認(rèn)為是目前快速成型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有類型的快速成型制造系統(tǒng)都采用STL數(shù)據(jù)格式。4、STL文件是如何描述三維實(shí)體的？p132STL數(shù)據(jù)格式的實(shí)質(zhì)是用許多細(xì)小的空間三角形面來逼近還原CAD實(shí)體模型，這類似于實(shí)體數(shù)據(jù)模型的表面有限元網(wǎng)格劃分。STL模型的數(shù)據(jù)是通過給出三角形法向量的三個(gè)分量及三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。STL文件記載了組成STL實(shí)體模型的所有三角形面。5、STL文件有哪兩種存儲格式？各自的特點(diǎn)是什么？p133它由二進(jìn)制（B

33、INARY）和文本文件（ASCII）兩種形式。 ASCII文件格式的特點(diǎn)：（1）能被人工識別并被修改；（2）文件占用空間大（一般6倍于BINARY形式存儲的STL文件）。BINARY文件格式的特點(diǎn)：（1）不易被識別（2）在相同精度下文件占用空間小。6、STL文件的基本規(guī)則和常見的錯(cuò)誤有哪些？p136STL文件的基本規(guī)則：取向規(guī)則、點(diǎn)點(diǎn)規(guī)則、取值規(guī)則、合法實(shí)體規(guī)則；STL文件的常見錯(cuò)誤：遺漏、退化面、模型錯(cuò)誤、錯(cuò)誤法向量面7、STL文件分割與拼接的意義？p145實(shí)際快速原型制作過程中，如果所要制作的原型尺寸相對于快速成型系統(tǒng)臺面尺寸過大或過小，就必須對STL模型進(jìn)行剖切處理或者有必要進(jìn)行拼接處理

34、。拼接可以將多個(gè)尺寸相對偏小的STL模型合并成一個(gè)STL模型，并在同一工作臺上同時(shí)成型。目的是節(jié)省快速成型機(jī)的機(jī)時(shí)，降低成型費(fèi)用，提高成型效率。如果一個(gè)STL模型的尺寸超過了成型機(jī)工作臺尺寸而無法一次成型，可采用分割STL模型的方法將一個(gè)STL模型分成多個(gè)STL模型，而后在成型機(jī)上依次加工，再將加工好的各個(gè)部分粘合還原成整體原型，這樣解決了快速成型機(jī)加工尺寸范圍有限的問題。8、快速成型系統(tǒng)切片軟件的切片方式一般有哪兩種形式？p153快速成型工藝中的主要切片方式一般有STL切片和直接切片兩種方式。9、敘述快速成型技術(shù)實(shí)施過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和處理的主要內(nèi)容p156首先讀入STL格式文件，并將所有三角

35、形面的頂點(diǎn)坐標(biāo)乘以一個(gè)較大的數(shù)（如5000），使其變?yōu)檎麛?shù)，以利于提高運(yùn)算速度。然后，將所有平行于X-Y平面的三角形面選作表層（如工件的底面或頂面），剩下的三角形面都用來計(jì)算是否與Z0+nZ相交。其中， Z0為模型的最底層的Z面，Z為切片層厚度，n為層數(shù)。如果相交，則交線為輪廓線，使交線彼此順序頭、尾相接，組成環(huán)。最后，確定義X、Y方向的網(wǎng)格線。第八章 基于快速原型的軟?？焖僦圃旒夹g(shù)1、基于快速原型的快速模具是如何分類的？答：基于RP的快速模具制造方法一般分為直接法和間接法兩大類。直接制模法是直接采用RP技術(shù)制作模具。間接制模法指利用RP原型間接地翻制模具。依據(jù)材質(zhì)不同，間接制模法生產(chǎn)出來的模

36、具一般分為軟質(zhì)模具和硬質(zhì)模具兩大類。（課本P168）2、基于快速原型的軟質(zhì)模具制造方法主要有哪些？答：軟質(zhì)模具制造方法主要有硅橡膠澆注法、金屬噴涂法、樹脂澆注法等。（課本P169）3、硅橡膠模具有哪些優(yōu)點(diǎn)？制模用硅橡膠分為哪兩類？答：硅橡膠模具的優(yōu)點(diǎn)有：具有良好的柔性和彈性，能夠制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽類的零件，制作周期短，制件質(zhì)量高。 制模用硅橡膠分為縮合型和加成型兩類。（課本P170）4、簡述基于RP原型的硅橡膠模具制作工藝流程答：（課本P171）5、在硅橡膠模具制作過程中應(yīng)注意哪些問題 ？答：在翻制硅橡膠模具時(shí)，硅橡膠模具的成本、壽命及尺寸精度是硅膠模制作過程中需重點(diǎn)考慮的因