逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用 第4版 思考題及答案 項(xiàng)目五 快速成型數(shù)據(jù)模型的前處理

《項(xiàng)目五快速成型數(shù)據(jù)模型的前處理》思考與練習(xí)參考答案5-1快速成型工藝的數(shù)據(jù)處理流程？CAD建模CAD建模逆向采集……生成STL文件分層處理掃描路徑生成Gcode代碼輸出輸出成型方向確定與優(yōu)化5-2快速成型行業(yè)常用的CAD數(shù)據(jù)模型存放為何格式？為什么采用該格式？答：STL文件格式。STL是STereoLithography（立體光刻）的縮寫，其文件格式是由3DSystems公司于1988年制定的用于立體光刻計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的文件格式。經(jīng)過多年的發(fā)展，許多套裝軟件支持這種格式，STL文件被廣泛用于快速成型和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)，成為快速成型系統(tǒng)用得最多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換形式，被譽(yù)為快速成型領(lǐng)域的“準(zhǔn)”工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有類型的快速成型制造系統(tǒng)都接受STL數(shù)據(jù)格式。因此，無論是通過正向設(shè)計(jì)的CAD模型還是逆向采集后的數(shù)據(jù)，通常都將三維數(shù)據(jù)模型輸出保存為STL格式。5-3STL文件中每個(gè)三角形的頂點(diǎn)和法矢量之間需要滿足什么關(guān)系？為什么還需要法矢量信息？答：滿足右手螺旋法則。法矢量的正方向用來指明實(shí)體的外部，這樣可以區(qū)別實(shí)體的內(nèi)外區(qū)域。5-4STL有哪些常見的缺陷？答：在檢查STL文件的過程中常有如下幾個(gè)方面的缺陷：（1）間隙，或稱裂紋、空洞，（2）法矢量錯(cuò)誤，（3）頂點(diǎn)錯(cuò)誤，（4）重疊和分離錯(cuò)誤，（5）面片退化，（6）拓?fù)湫畔⒌奈蓙y。5-5利用Netfabb軟件進(jìn)行STL文件缺陷檢測(cè)與修復(fù)的步驟？答：在Netfabb軟件中，快速檢查和修復(fù)一般包含下列幾大步驟：加載模型并預(yù)檢；2）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢查；3）自動(dòng)修復(fù)；4）接受修復(fù)結(jié)果并再次檢查；5）輸出修正結(jié)果。5-6分層切片軟件的主要功能是什么？答：進(jìn)行模型的編輯處理、成型方向的選擇、成型參數(shù)的確定以及切片處理，輸出Gcode文件。5-7在分層切片軟件中編輯導(dǎo)入模型的主要作用是什么？答：分層切片軟件中的編輯功能主要包括旋轉(zhuǎn)、比例及鏡像。采用編輯，可以調(diào)整模型的大小、成型方向和位置。5-8層高對(duì)成型件的表面質(zhì)量、成型時(shí)間、模型強(qiáng)度有什么影響？答：增大層高，使表面質(zhì)量變得粗糙，層與層間的結(jié)合力減小，降低模型強(qiáng)度。但可以縮短成型時(shí)間。5-9壁厚設(shè)置時(shí)要注意什么？頂/底層厚度與壁厚之間應(yīng)滿足什么關(guān)系？答：壁厚的大小是噴嘴直徑的增數(shù)倍。頂/底層厚度的設(shè)置應(yīng)盡可能與壁厚相同。5-10瀏覽層模型的目的是什么？答：瀏覽層模型可以掌握成型時(shí)支撐的添加、內(nèi)部填充的情況，提前發(fā)現(xiàn)成型時(shí)所存在的問題，給予糾正。5-11影響成型件表面質(zhì)量的分層參數(shù)有哪些？答：影響成型件表面質(zhì)量的分層參數(shù)有：層高、支撐（包括結(jié)構(gòu)支撐和底層支撐）、打印速度、擠出量等。5-12填充密度對(duì)表面質(zhì)量、成型時(shí)間、模型強(qiáng)度有何影響？答：填充密度對(duì)表面質(zhì)量無影響，對(duì)成型時(shí)間和模型強(qiáng)度有影響。填充密度增大，成型時(shí)間增加，模型強(qiáng)度增強(qiáng)。5-13簡(jiǎn)述分層切片軟件的分層處理流程。答：在Miracle軟件中數(shù)據(jù)分層處理的流程為：5-14如何確定成型方向？答：成型方向是影響成型精度、成型時(shí)間、制作成本、模型強(qiáng)度以及支撐添加的主要因素。采取什么成型方向，要綜合考慮這些結(jié)果。從縮短成型時(shí)間以提高制造效率來看，應(yīng)選擇尺寸最小的方向作為成型方向；從減少支撐以節(jié)省材料及方便后處理，應(yīng)使懸臂結(jié)構(gòu)的數(shù)量最少；為了提高某些關(guān)鍵尺寸和形狀的精度，需要將較大的尺寸方向作為疊加方向（如擺放時(shí)，使零件中孔的軸線平行成型方向的數(shù)量最大化）。在確定成型方向放置模型時(shí)一般遵循如下的“一要二不要”原則：要用平面做底面。也就是說如果模型有平面的話，則要盡可能選擇平面作為底面，增加模型與工作平臺(tái)間的接觸面積，以增強(qiáng)模型穩(wěn)定性，保證打印質(zhì)量。不要頭重腳輕。模型放置時(shí)，要盡量將體積大的一端朝下，避免頭重腳輕致使模型在打印過程中傾倒。不要過多懸空。過多懸空模型，會(huì)使支撐增多，不僅成型時(shí)間長(zhǎng)，而且影響成型件的表面質(zhì)量。一般說來，為了提高成型效率和精度，減少支撐，優(yōu)選的成型方向應(yīng)達(dá)到以下的目標(biāo)：盡可能減少零件的支撐面積，以使零件有較少的懸臂結(jié)構(gòu)。盡可能降低零件分層方向的高度，以減少零件的制作時(shí)間。盡可能減少零件的表面粗糙度，以提高零件的制作精度。即較優(yōu)的成型方向是在滿足零件成型精度的前提下，成型時(shí)間較少，表面形成的支撐也要盡量少。5-15支撐分哪幾種類型？該如何設(shè)置？答：支撐一般分為兩種：一是結(jié)構(gòu)支撐，起到提供支撐的作用；二是底層支撐，即平臺(tái)附著支撐，起到輔助打印、增加穩(wěn)定性，防止成型件從工作臺(tái)上鏟出時(shí)損壞底面，消除工作臺(tái)的平面度所引起的誤差以保證成型零件處于水平位置，有利于減小或消除翹曲變形的作用；。一般來說，添加支撐需考慮如下因素：(1)支撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。(2)支撐的加工時(shí)間。(3)支撐的可去除性。5-16臺(tái)階效應(yīng)是如何產(chǎn)生的？如何減小臺(tái)階效應(yīng)？在成型過程中，是否可以臺(tái)階效應(yīng)消除？答：快速成型的疊層制造原理將不可避免導(dǎo)致在加工件的表面出現(xiàn)所謂的“臺(tái)階效應(yīng)”。臺(tái)階效應(yīng)是影響加工件表面質(zhì)量的一個(gè)重要因素。當(dāng)面片的法矢與成型方向夾角越小，臺(tái)階效應(yīng)越明顯。也就是說，模型的曲率半徑越大，臺(tái)階效應(yīng)越明顯；模型的曲率半徑越小，臺(tái)階效應(yīng)也會(huì)減小。減小層高數(shù)值，雖然可以減小“臺(tái)階效應(yīng)”，但由于臺(tái)階效應(yīng)是疊層制造系統(tǒng)的原理誤差，是不可消除的，即使分層高度達(dá)到um級(jí)，臺(tái)階效應(yīng)仍然存在。5-17分層切片后，為何還要進(jìn)行掃描路徑的處理？答：零件三維模型分層后得到的只是模型分層平面的截面輪廓，還必須將其截面輪廓信息轉(zhuǎn)化為每一層片的路徑信息，即每層片截面的掃描路徑，包括輪廓和填充部分。掃描路徑再轉(zhuǎn)化為機(jī)器能夠讀取的語言，也就是G代碼。這些G代碼，將指示成型設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而完成模型的成型。5-18Gcode文件中包含哪些信