零件三維實(shí)體建模與快速成形加工綜合實(shí)驗(yàn)

1、零件三維實(shí)體建模與快速成形加工綜合實(shí)驗(yàn)快速原型制造1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(duì)熔融擠壓成形快速成型系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)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(guò)程，熟悉快速成型件的后處理工藝，對(duì)快速成形技術(shù)和應(yīng)用有較全面的理解和認(rèn)識(shí)；2. 理解快速成型在生產(chǎn)中的應(yīng)用。2 實(shí)驗(yàn)要求1. 熟悉和使用三維軟件，并進(jìn)行特定零件的建模，構(gòu)造原形件。2. 利用專用計(jì)算機(jī)對(duì)原形件進(jìn)行切片，生成STL文件；3. 對(duì)模型制作分層切片；生成數(shù)據(jù)文件；4. 快速原型機(jī)按計(jì)算機(jī)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(jī)的工作過(guò)程，分析產(chǎn)生加工誤差的原因，提出解決的辦法。3 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備1、熔融擠壓成形快速成型系統(tǒng)一臺(tái)2、電子計(jì)算機(jī)3、ABS、PVC絲狀材料4、大法師軟件和Cark軟件4 實(shí)驗(yàn)原理4.1快速成形技術(shù)簡(jiǎn)介快速成形技術(shù)是快速制造的核心，能在幾小時(shí)或幾十小時(shí)內(nèi)直接從CAD三維實(shí)體模型制作出原型，比圖紙和計(jì)算機(jī)屏幕提供了一個(gè)信息更豐富、更直觀的實(shí)體?？焖僭椭圃焓且环N離散/堆積的加工技術(shù)，其基本過(guò)程是首先將零件的三維實(shí)體沿某一坐標(biāo)軸進(jìn)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(gè)截面，然后自動(dòng)疊加一層成形材料，這一

3、過(guò)程反復(fù)進(jìn)行直到所有的截面加工完畢生成三維實(shí)體原型。4.2快速成形技術(shù)的基本工作過(guò)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(lái)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(shí)體模型。該技術(shù)集計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)中建立三維實(shí)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(shí)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(kāi)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(diǎn)：(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(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機(jī)床切削加工所必需的刀具和夾具，無(wú)刀具磨損和切削力影響。(3)無(wú)振動(dòng)、噪聲和切削廢料。(4)可實(shí)現(xiàn)夜間完全自動(dòng)化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實(shí)體模型及模具。4.3快速成形技術(shù)的特點(diǎn)1、2、3、.4.4快速成形技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀5 實(shí)驗(yàn)方法和步驟5

5、.1 課外造型.5.2 上機(jī)切片.5.3 機(jī)器造型.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)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(diǎn)； 2) 本次實(shí)驗(yàn)?zāi)闼O(shè)計(jì)的三維圖（插入word文檔中）；3) 結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程及你所看到的實(shí)體零件，總結(jié)你所想到的成形過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及其對(duì)精度的影響（包括數(shù)據(jù)處理和加工過(guò)程）； 7 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1) 存儲(chǔ)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(shí)間；2) 受成形機(jī)空間和成形時(shí)間限制，零件的大小控制在808050mm以內(nèi)；3）盡量避免設(shè)計(jì)過(guò)于細(xì)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(dá)到規(guī)定溫度時(shí)不能打開(kāi)噴頭。8 思考題1.造型精度會(huì)影響零件精度嗎？2.切片的間距的大小對(duì)成形件的精度和生產(chǎn)率會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？3.快速原型制造方法使用的場(chǎng)合有哪些？你認(rèn)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(lái)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(shí)體模型。該技術(shù)集計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)中建立三維實(shí)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(shí)體模型?？焖俪尚渭夹g(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(kāi)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(diǎn)：(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(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)周期。(2)屬非接觸加工，不需要機(jī)床切削加工所必需的刀具和夾具，無(wú)刀具磨損和切削力影響。(3)無(wú)振動(dòng)、噪聲和切削廢料。(4

8、)可實(shí)現(xiàn)夜間完全自動(dòng)化生產(chǎn)。(5)加工效率高，能快速制作出產(chǎn)品實(shí)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(shù)脂）表面，令其有規(guī)律地固化，由占到線，到面，完成一個(gè)層面的建造；而后升降平臺(tái)，移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離，重新覆蓋一層液態(tài)材料，再建造一個(gè)層，由此層層迭加，成為一個(gè)三維實(shí)件（如圖1所示）。激光立體造型制造精度目前可達(dá)0.1mm,主要用作為產(chǎn)品提供樣品和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。此外，日本帝人制機(jī)開(kāi)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(shí)體制

9、造（LOM，Laminated odject Manufacturing）它采用激光或刀具對(duì)箔材進(jìn)行切割而獲得一個(gè)層面。具體的說(shuō)，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(guò)升降平臺(tái)的移動(dòng)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(gè)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(shí)體。這里所說(shuō)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(shí)間的1/5以

10、下），并可簡(jiǎn)便地分析設(shè)計(jì)構(gòu)思和功能。3) 選擇性激光燒結(jié)（SLS，Selective Laser Sintering）對(duì)于由粉末鋪成的很好密密實(shí)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(gè)層面，鋪粉壓實(shí)，再熔結(jié)或接成另一個(gè)層面，并與原層面熔結(jié)或粘接，哪此層層迭加為一個(gè)三維實(shí)體（如圖3所示）。FDM技術(shù)的最大特點(diǎn)是速度快（一般模型僅需幾小時(shí)即可成型）、無(wú)污染，在原型開(kāi)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(guò)加熱器熔化，擠壓噴出并堆積一個(gè)層面，然后將第二個(gè)層面用同樣的方法建造出，并與前一個(gè)層面熔結(jié)在一起，如此層層堆積面獲得一個(gè)三維