零件三維實體建模與快速成形加工綜合實驗

1、零件三維實體建模與快速成形加工綜合實驗快速原型制造1 實驗?zāi)康?. 通過實驗了解快速原型制造技術(shù)的基本工作原理、快速原型制造的方法及熔融擠壓成形快速成型系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，能對熔融擠壓成形快速成型系統(tǒng)進行簡單操作，掌握快速成形技術(shù)的基本流程，熟悉快速成型件的制作過程，熟悉快速成型件的后處理工藝，對快速成形技術(shù)和應(yīng)用有較全面的理解和認識；2. 理解快速成型在生產(chǎn)中的應(yīng)用。2 實驗要求1. 熟悉和使用三維軟件，并進行特定零件的建模，構(gòu)造原形件。2. 利用專用計算機對原形件進行切片，生成STL文件；3. 對模型制作分層切片；生成數(shù)據(jù)文件；4. 快速原型機按計算機提供的數(shù)據(jù)逐層堆積，直至原形件制作完成；5

2、. 觀察快速原型機的工作過程，分析產(chǎn)生加工誤差的原因，提出解決的辦法。3 實驗主要儀器設(shè)備1、熔融擠壓成形快速成型系統(tǒng)一臺2、電子計算機3、ABS、PVC絲狀材料4、大法師軟件和Cark軟件4 實驗原理4.1快速成形技術(shù)簡介快速成形技術(shù)是快速制造的核心，能在幾小時或幾十小時內(nèi)直接從CAD三維實體模型制作出原型，比圖紙和計算機屏幕提供了一個信息更豐富、更直觀的實體?？焖僭椭圃焓且环N離散/堆積的加工技術(shù)，其基本過程是首先將零件的三維實體沿某一坐標(biāo)軸進行分層處理，得到每層截面的一系列二維截面數(shù)據(jù)，按特定的成形方法（LOM、SLS、FDM、SLA等）每次只加工一個截面，然后自動疊加一層成形材料，這一

3、過程反復(fù)進行直到所有的截面加工完畢生成三維實體原型。4.2快速成形技術(shù)的基本工作過程快速成型制造技術(shù)20世紀(jì)80年代起源于日本，是近20年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破?？焖僭图夹g(shù)是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱，其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型分層離散按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實體模型。該技術(shù)集計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD軟件，在計算機中建立三維實體模型，并將其切分成一系列平面幾何信息，以此控制激光束的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學(xué)反應(yīng)等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實體模型。快速成形技術(shù)系統(tǒng)的工作流程，如圖示?？?/p>

4、速成形系統(tǒng)工作流程快速原型技術(shù)突破了“毛坯切削加工成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復(fù)雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。(4)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。4.3快速成形技術(shù)的特點1、2、3、.4.4快速成形技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀5 實驗方法和步驟5

5、.1 課外造型.5.2 上機切片.5.3 機器造型.6實驗報告實驗結(jié)束后，提交一份實驗報告。內(nèi)容除了以上內(nèi)容外還應(yīng)包括：1) 總結(jié)你所查到的現(xiàn)有快速成形工藝的優(yōu)缺點； 2) 本次實驗?zāi)闼O(shè)計的三維圖（插入word文檔中）；3) 結(jié)合實驗過程及你所看到的實體零件，總結(jié)你所想到的成形過程中應(yīng)注意的問題及其對精度的影響（包括數(shù)據(jù)處理和加工過程）； 7 實驗注意事項1) 存儲之前選好成形方向，一般按照“底大上小”的方向選取，以減小支撐量，縮短數(shù)據(jù)處理和成形時間；2) 受成形機空間和成形時間限制，零件的大小控制在808050mm以內(nèi)；3）盡量避免設(shè)計過于細小的結(jié)構(gòu)，如直徑小于5mm的球殼、錐體等；4)

6、尤其注意噴頭部位未達到規(guī)定溫度時不能打開噴頭。8 思考題1.造型精度會影響零件精度嗎？2.切片的間距的大小對成形件的精度和生產(chǎn)率會產(chǎn)生怎樣的影響？3.快速原型制造方法使用的場合有哪些？你認為快速原型制造方法的應(yīng)用前景怎樣？1.快速成形技術(shù) 2.基本原理快速成型制造技術(shù)20世紀(jì)80年代起源于日本，是近20年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破?？焖僭图夹g(shù)是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱，其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型分層離散按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實體模型。該技術(shù)集計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD軟件，在計算機中建立三維實體模型，并將其切分成一系列平面幾何

7、信息，以此控制激光束的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學(xué)反應(yīng)等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實體模型。快速成形技術(shù)系統(tǒng)的工作流程，如圖示?？焖俪尚蜗到y(tǒng)工作流程快速原型技術(shù)突破了“毛坯切削加工成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點：(1)可迅速制造出自由曲面和更為復(fù)雜形態(tài)的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本和開發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機床切削加工所必需的刀具和夾具，無刀具磨損和切削力影響。(3)無振動、噪聲和切削廢料。(4

8、)可實現(xiàn)夜間完全自動化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實體模型及模具。RPM技術(shù)的具體工藝不下30余種，最為成熟的以下四種：1) 立體印刷（SLAStereolithgraphy Apparatus）將激光聚焦到液態(tài)固化液態(tài)材料（如光固化樹脂）表面，令其有規(guī)律地固化，由占到線，到面，完成一個層面的建造；而后升降平臺，移動一個層片厚度的距離，重新覆蓋一層液態(tài)材料，再建造一個層，由此層層迭加，成為一個三維實件（如圖1所示）。激光立體造型制造精度目前可達0.1mm,主要用作為產(chǎn)品提供樣品和實驗?zāi)Ｐ汀４送?，日本帝人制機開發(fā)的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。2) 分層實體制

9、造（LOM，Laminated odject Manufacturing）它采用激光或刀具對箔材進行切割而獲得一個層面。具體的說，首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線，而后將不屬于原型的材料切割成網(wǎng)格狀。通過升降平臺的移動和箔材的送給，可以切割出新的層片，并將其與筠有的層片粘接在一起，這樣層層迭加后得到一個塊狀物；最后將不屬于原型的材料小塊剝除，就獲得所需的三維實體。這里所說的箔材可以是涂覆紙（涂有粘接劑覆層的紙），涂覆陶瓷箔、金屬箔或其他材質(zhì)基的箔材（如圖2所示）。LOM可制作一些光造型法難以制作的大型零件和厚壁樣件，且制作成本低廉（約為光造型法的1/2）、速度高（約為木模制作時間的1/5以

10、下），并可簡便地分析設(shè)計構(gòu)思和功能。3) 選擇性激光燒結(jié)（SLS，Selective Laser Sintering）對于由粉末鋪成的很好密密實度和平整度的層面，有選擇地直或間接粉末熔化或粘接，形成一個層面，鋪粉壓實，再熔結(jié)或接成另一個層面，并與原層面熔結(jié)或粘接，哪此層層迭加為一個三維實體（如圖3所示）。FDM技術(shù)的最大特點是速度快（一般模型僅需幾小時即可成型）、無污染，在原型開發(fā)和精鑄蠟?zāi)５确矫娴玫綇V泛應(yīng)用。4) 熔融沉積成形（FDM，F(xiàn)used Deposition Modeling）將熱熔性材料（ABS、尼龍或蠟）通過加熱器熔化，擠壓噴出并堆積一個層面，然后將第二個層面用同樣的方法建造出，并與前一個層面熔結(jié)在一起，如此層層堆積面獲得一個三維