快速成形復(fù)習(xí)題

1、1、快速成形技術(shù)的概念從成形原理上提出一個(gè)分層制造、 逐層疊加成形的全新思維模式， 即將電腦 輔助設(shè)計(jì)CAD、電腦輔助制造CAM、電腦數(shù)字控制CNC、激光、精密 伺服驅(qū)動(dòng)和新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體，依據(jù)電腦上構(gòu)成的工件三維設(shè)計(jì)模型， 對(duì)其進(jìn)行分層切片， 得到各層截面的二維輪廓信息， 快速成形機(jī)的成形頭按照這 些輪廓信息在控制系統(tǒng)的控制下， 選擇性地固化或切割一層層的成形材料， 成形 各個(gè)截面輪廓，并逐步順序疊加成三維工件。2、快速制模技術(shù)的概念 快速制模技術(shù)就是以快速成形技術(shù)制造的快速原形零件為母模， 采用直接或間接 的方法，實(shí)現(xiàn)硅膠模、金屬模、陶瓷模等模具的快速制造，從而形成新產(chǎn)品的小 批量

2、制造，降低新產(chǎn)品的開發(fā)本錢。3、構(gòu)造三維模型的方法1應(yīng)用電腦三維設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)產(chǎn)品的要求設(shè)計(jì)三維模型；2應(yīng)用電腦三維設(shè)計(jì)軟件，將已有產(chǎn)品的二維三視圖轉(zhuǎn)換為三維模 型； 3仿制產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)用反求設(shè)備和反求軟件，得到產(chǎn)品的三維模型； 4利用 Internet 網(wǎng)絡(luò)，將用戶設(shè)計(jì)好的三維模型直接傳輸?shù)娇焖俪尚喂ぷ髡尽?、STL 格式文件及其規(guī)那么 由于產(chǎn)品上往往有一些不規(guī)那么的自由曲面，為方便地獲得曲面每局部的坐標(biāo)信 息，加工前必須對(duì)其進(jìn)行近似處理，經(jīng)過近似處理的三維模型文件稱為 STL 格 式文件。規(guī)那么：1共頂點(diǎn)規(guī)那么： 每個(gè)平面小三角形必須與每個(gè)相鄰的平面小三角形共用 兩個(gè)頂點(diǎn)，即一個(gè)平面小三角形

3、的頂點(diǎn)不呢落在相鄰的任何一個(gè)平面小三角形的 邊上 2取向規(guī)那么：用平面小三角形中的頂點(diǎn)排序來確定其所表達(dá)的外表是內(nèi)外表 或外外表， 逆時(shí)針的頂點(diǎn)排序表示該外表為外外表， 順時(shí)針的頂點(diǎn)排序表示該外 表為內(nèi)外表。相鄰的小三角形平面不能出現(xiàn)取向矛盾 3取值規(guī)那么：每個(gè)小三角形平面的頂點(diǎn)坐標(biāo)值必須是正數(shù)，零或負(fù)數(shù)都是錯(cuò) 誤的 4合法實(shí)體規(guī)那么： STL 格式文件不得違反合法實(shí)體規(guī)那么，又稱充滿規(guī)那么，即 在三維模型的所有外表上， 必須布滿小三角形平面， 不得有任何遺漏 即不能有 裂縫或孔洞；不能有厚度為零的區(qū)域；外外表不能從其本身穿過5、快速成形的全過程包括哪些階段1前處理2分層疊加成形3后處理6、后

4、固化及其內(nèi)容膠粘劑在常溫下到達(dá)完全固化后 ,分子間反映應(yīng)根本停止， .此時(shí)將涂層加熱 并保持恒溫一段時(shí)間蕩 ,分子反響還會(huì)繼續(xù) , 密度不斷增加 , 這一過程稱作后 固化.1、內(nèi)容：當(dāng)成形過程中零件實(shí)體內(nèi)部的樹脂沒有完全固化表現(xiàn)為零件較軟 還需要將整個(gè)零件放置在專門的后固化裝置中進(jìn)行紫外光照射，以使殘留的 液態(tài)樹脂完全固化7、SLA 快速成形的根本過程 1制造數(shù)據(jù)的獲取 CAD 模型離散2層準(zhǔn)備再涂層3層固化激 光束掃描液面4層層堆積激光束掃描液面 5后處理卸除支撐結(jié)構(gòu)、 清洗零件及其他8、快速成形的主要切片形式1STL 切片 2容錯(cuò)切片 3適應(yīng)性切片 4直接適應(yīng)性切片 5直接 切片9、SLA

5、 工藝常用的支撐 1角板支撐 2投射特征邊支撐 3單臂板支撐 4臂板結(jié)構(gòu)支撐 5 柱形支撐10、四種常用快速成形工藝的結(jié)構(gòu)、原理及其每局部結(jié)構(gòu)的作用 看圖分析 結(jié)構(gòu)： 1、液態(tài)光固化聚合物選擇性固化成形 SLA2、粉末材料選擇性燒結(jié)成形 SLS3、薄形材料選擇性切割成形 LOM 4、絲狀材料選擇性熔覆成形 FDM 原理：1SLA：在掃描系統(tǒng)的控制下，激光器發(fā)出的激光束聚焦于液槽中的液 態(tài)光固化聚合物的上外表，并沿此面作 X-Y 方向的掃描運(yùn)動(dòng)，被掃描到的液態(tài) 固化聚合物迅速固化， 形成一層固態(tài)截面輪廓， 然后工作臺(tái)下移一個(gè)層厚的距離， 在原固化好的外表再敷上一層新的液態(tài)樹脂， 用刮刀器刮平其外

6、表， 進(jìn)行下一層 的掃描加工， 同時(shí)將新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上， 如此操作至整個(gè)零件 的制造完畢。2、SLS 工藝是利用粉末狀材料成形的。成形時(shí)先在工作臺(tái)上用輥筒鋪一 層加熱至略低于熔化溫度的粉末材料， 激光束在電腦控制下， 對(duì)實(shí)心局部粉末進(jìn) 行掃描，使粉末顆粒交界處熔化，粉末相互粘結(jié)，從而得到本層輪廓。在非燒結(jié) 區(qū)的粉末仍呈松散狀，作為工件和下一層粉末的支撐。3LOM ：原材料儲(chǔ)存及送進(jìn)機(jī)構(gòu)價(jià)格原材料收購至工作臺(tái)上方，熱粘壓 機(jī)構(gòu)將一層層原材料粘合在一起， 激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算給的截面輪廓信息， 逐 一切割出每一層的輪廓，并將無輪廓區(qū)切割成細(xì)小網(wǎng)格。4 FDM:加熱噴頭在電腦的控制下

7、，作X,Y方向的平面運(yùn)動(dòng)及高度Z方 向運(yùn)動(dòng)絲狀熱塑性材料由供絲機(jī)構(gòu)至噴頭， 并在噴頭中加熱至熔融態(tài)， 然后選擇 性的涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成截面輪廓，逐層往復(fù)，形成工件。作用：1、SLA激光器作用是產(chǎn)生激光、液槽作用是盛放光敏樹脂、升 降臺(tái)作用是控制成形工件的升降刮刀作用是保證新一層樹脂迅速、均勻的 涂覆在已固化的層上，保證每一層厚度均勻、 數(shù)字控制系統(tǒng)和數(shù)字軟件作用 是使 CAD 模型轉(zhuǎn)化成適合于立體印刷成形的文件格式， 即 STL 格式，然后對(duì) 模型進(jìn)行平面分層，得到每一個(gè)截面的形狀；控制激光器、激光束掃描裝置、 升降臺(tái)、刮刀的運(yùn)動(dòng)。2、SLS激光器、工作臺(tái)、輥筒作用是鋪一層加熱至略

8、低于熔化溫度的 粉末材料、供粉箱作用是提供成形所需的粉末原料3、LOM 電腦作用是用于接受和存儲(chǔ)工件的三維模型、 原料存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī) 構(gòu)作用是將存于其中的原材料 如底面有熱熔膠和添加劑的紙 ，逐步送至 工作臺(tái)的上方、熱粘壓機(jī)構(gòu)作用是將一層層成形材料粘合在一起、 激光 切割系統(tǒng)作用是按照電腦截取的輪廓信息，逐一在工作臺(tái)上方的材料上切 割出每一層截面輪廓，并將無輪廓區(qū)切割成小網(wǎng)格、可升降工作臺(tái)、數(shù)控 系統(tǒng)作用是執(zhí)行電腦發(fā)出的指令，使材料逐步送進(jìn)至工作臺(tái)上方，然后粘 合、切割，最終形成三維工件、模型取出裝置作用是方便地卸下已成形的 模型、機(jī)架作用是整個(gè)機(jī)器的支撐。4、FDM供絲機(jī)構(gòu)作用是將絲狀熱塑性材

9、料送至噴頭、絲狀材料作用是被選擇性的涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成截面輪廓、加熱噴頭作用是 將絲狀材料加熱至熔融態(tài)。11、四種常用快速成形方式及其所用的成形材料 液態(tài)光固化聚化物選擇性固化成形SLA。作用的成形材料：齊聚物、反響 性稀釋劑以及光引發(fā)劑。而根據(jù)引發(fā)劑的引發(fā)原理，光固化樹脂可以氣氛三類： 自由基光固化樹脂、陽離子光固化樹脂和混雜型光固化樹脂SLA工藝的新型材料 粉末材料選擇性燒結(jié)成形SLS。作用的成形材料：各種粉末，如金屬、 陶瓷、石蠟以及聚合物的粉末，如尼龍粉、覆裹尼龍的玻璃粉、聚碳酸酯粉、聚 酰胺粉、金屬粉成形后常需要進(jìn)行再燒結(jié)和滲銅處理、覆裹熱凝樹脂的細(xì)沙、 覆蠟陶瓷粉和覆蠟

10、金屬等，近年來更多的采用復(fù)合粉末。 薄形材料選擇性切割成形LOM。作用的成形材料：熱熔膠和添加劑的紙。 絲狀材料選擇性熔覆成形FDM。作用的成形材料：ABS以及MABS塑 料絲、蠟絲、聚稀烴樹脂、尼龍絲、聚酰胺絲。12、SLS工藝的粉末粒度粉體等級(jí)粒度范圍粉體大于10mm粉粒100 卩 m10mm粉末1100卩 m細(xì)粉末或微粉末10nm1 卩 m超微粉末小于1nm13、幾種快速成形工藝中常用激光器的類型SLA成形工藝中用的激光器為紫外UV激光器，如氦鎘He-Cd激光器、 氬離子Argon激光器和固態(tài)激光器，其功率一般為10200mW,波長為320370nm處于中紫外至近紫外波段。卩m。既106

11、0nm，處于近紅外波段。14、四種常用快速成形的特點(diǎn)主要是選擇與判斷 SLA的特點(diǎn)：可成形任意復(fù)雜形狀零件 零件的成形周期與其復(fù)雜程度無關(guān) 成形精度高，可成形精細(xì)結(jié)構(gòu) 成形過程高度自動(dòng)化 成形效率高 成形材料利用率接近100% 成形無需刀具、夾具、工裝等生產(chǎn)準(zhǔn)備，不需要高水平的技術(shù)工人，成 形件強(qiáng)度高 徹底解決了 CAD造型中看得見、摸不著的問題 SLS的特點(diǎn)：材料范圍廣，開發(fā)前景好 制造工藝簡單，柔性度高 精度咼，材料利用率咼 材料價(jià)格廉價(jià)，本錢低 應(yīng)用面廣，生產(chǎn)周期短 LOM的特點(diǎn)：原型零件精度高 制件能承受高達(dá) 200 度的溫度，有較高的硬度和較好的力學(xué)性能， 可進(jìn)行各種切削加工 無需后

12、固化處理 工件外框與截面輪廓間的多余材料在加工中起到了支持作用 制件尺寸大 在中國有原材料 可靠性高，壽命長 操作方便 FDM的特點(diǎn)：操作簡單 成形材料廣泛 成形速度快 可以成形任意復(fù)雜程度的零件 原材料利用率高，無環(huán)境污染 制件翹曲變形小，支撐去除簡單15、LOM 涂布工藝涂布工藝包括涂布形狀和涂布厚度兩個(gè)方面。涂布形狀指的是采用均勻式涂布還是非均勻式涂布。均勻式涂布采用狹縫式刮板進(jìn)行涂布，非均勻式涂布有條紋式和顆粒式。非均勻式涂布可以減小應(yīng) 力集中，但涂布設(shè)備較貴。涂布厚度值得是在紙材上涂多厚的膠。在保證可靠粘結(jié)的情況下，盡可能涂 得薄一些，這樣可以減少變形、溢膠和錯(cuò)位。16、RP 技術(shù)三

13、個(gè)階段各自的主要內(nèi)容 1前處理：包括工件三維模型的構(gòu)造、三維模型的近似處理、快速成形方向 的選擇、三維模型的切片處理2分層疊加成形：是快速成形的核心，包括模型截面輪廓的制作、截面輪廓 的疊加3后處理：包括原形零件的剝離、后固化、修補(bǔ)、打磨、拋光、外表強(qiáng)化處17、TDP 工藝的結(jié)構(gòu)、原理結(jié)構(gòu)：由 XYZ 軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、噴頭結(jié)構(gòu)、數(shù)控模塊和工作環(huán)境模塊組成。 原理：首先鋪粉或鋪基底薄層， 按照原型零件分層截面輪廓， 噴頭在每一層鋪好 的材料上有選擇的噴射粘結(jié)劑， 噴過粘結(jié)劑的材料被粘結(jié)在一起， 其他地方仍為 松散粉末，層層粘結(jié)后去除多余底料就得到一個(gè)三維實(shí)體。18、快速成形方向的選擇主要考慮哪些因素1成形方向?qū)ぜ焚|(zhì)的影響 2成形方向?qū)Σ牧媳惧X的影響 3成形 方向?qū)χ谱鲿r(shí)間的影響。19、硅膠模及其制作方法硅膠模由于具有良好的柔性和彈性， 對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 花紋精細(xì)、 無拔模斜度或具 有倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件來說， 在制作澆注完成后均可直接取出， 這 是硅橡膠模具相對(duì)于其他模具來說具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí)由于硅橡膠具有耐高溫 的性能和良好的復(fù)制性和脫模性， 因此它在塑料制件和低合金件的制作中具有廣 泛的用途。它的制作方法主要有 2 種：一是真空澆注法而根據(jù)硅橡膠的種類、 零件的復(fù)雜程度和分型面的形狀規(guī)那么情況又可