實驗指導(dǎo)書快速成型制造技術(shù)201308

1、實驗一：零件的快速成型技術(shù)課程編號：課程名稱：快速成型制造技術(shù)一、實驗?zāi)康牧私夂驼莆占す饪焖僦圃旒夹g(shù)，了解薄型材料選擇性切割（LOM：Laminated Object Manufacturing 分層物體制造）機理，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生動手實驗和實踐的能力。二、實驗的主要內(nèi)容樣件的快速成形制造三、實驗設(shè)備和工具本實驗采用ZIPPY-I-b型激光快速成型機。該設(shè)備采用二氧化碳激光發(fā)生器。四、實驗原理 一、零件快速成型的原理快速成型技術(shù)是由CAD模型直接驅(qū)動，快速制造任意復(fù)雜形狀的三維物理實體的技術(shù)。其核心是由CAD模型直接驅(qū)動，其基本過程包括；1 CAD模型設(shè)計：主要解

2、決零件的幾何造型，因此需有較強的實體造型或曲面造型功能，并與后續(xù)的軟件具有良好的數(shù)據(jù)接口。目前大多數(shù)商業(yè)軟件均配有STL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，如PRO/E，UG，MDT，CATIA等。2 Z向離散化：這是一個分層過程，它將CAD模型在Z向上分成一系列具有一定厚度的薄層，厚度在0.050.3mm之間。離散化破壞了零件在Z向的連續(xù)性，使之在Z向產(chǎn)生了“臺階”。但從理論上講，只要將分層厚度定得合理，就可以滿足零件的加工精度要求3 層面信息處理：為控制成型機對層面的加工軌跡，就必須把層面的幾何形狀信息轉(zhuǎn)換成控制成型機運動的數(shù)控代碼。4 層面加工與粘接：成型機根據(jù)控制指令進(jìn)行二維掃描。同時進(jìn)行層與層的粘接。5

3、層層堆積：當(dāng)一層制造完畢后，成型機工作臺下降一個層厚的距離，再加工新的一層，如此反復(fù)進(jìn)行直至整個原型加工完畢。對完成的原型進(jìn)行后處理，如深度固化、去除支撐、打磨、著色等，使之達(dá)到要求。 二、零件分層數(shù)據(jù)的產(chǎn)生方法首先由CAD三維造型軟件生成產(chǎn)品三維曲面模型或?qū)嶓w模型；然后將CAD數(shù)據(jù)模型網(wǎng)格化處理后生成三角形面化數(shù)據(jù)模型，即STL數(shù)據(jù)模型；然后再利用切片軟件，將所表達(dá)的三維數(shù)據(jù)模型用一系列平行于XY平面，在Z方向有一定間距的平面來切割，以生成一層一層的截面輪廓信息，每一層的邊界是由許多小線段組成，同時對輪廓截面網(wǎng)格劃分；最后再對分層信息進(jìn)行NC后置處理，生成控制成型機的數(shù)控成型代碼，并進(jìn)行分層

4、制造，層層迭加，最后形成產(chǎn)品的三維原型。 三、LOM型激光快速成型設(shè)備的組成計算機、原料存儲及送進(jìn)機構(gòu)、熱粘壓機構(gòu)、激光切割系統(tǒng)、可升降工作臺和數(shù)控系統(tǒng)、模型取出裝置和機架等組成。五、實驗方法和步驟實驗開始前首先調(diào)用CAD系統(tǒng)中的STL文件格式轉(zhuǎn)化模塊將三維CAD模型轉(zhuǎn)化為STL格式文件，并使用MagicRP軟件對STL文件進(jìn)行檢查處理，確定加工方向并進(jìn)行加工模擬。1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備加載STL文件修改系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置零件縮放和定位加網(wǎng)格和邊框2快速成型制作設(shè)備準(zhǔn)備啟動成型軟件選擇工藝參數(shù)數(shù)控系統(tǒng)初始化手工制作工藝基礎(chǔ)層造型退出系統(tǒng)3下件及后處理下件用夾具固定冷卻剝除廢料零件表面涂清漆并烘開六、實驗報告主要

5、內(nèi)容及要求1、本次實驗的詳細(xì)步驟及注意事項。2、回答思考題：在ZIPPY-I-b型激光快速成型機加工制件時，零件當(dāng)前加工高度是怎樣獲得的？成型高度方向?qū)埣膹姸扔袩o影響？激光頭的功率和激光頭加工時的運動速度對成型精度有無影響？對剝件有無影響？ 是否每一次切割只能加工一層紙？七、實驗注意事項實驗二：逆向工程技術(shù)實驗課程編號：課程名稱：快速成型制造技術(shù)一、實驗?zāi)康牧私饽嫦蚬こ痰幕驹砗凸ぷ髁鞒?，初步掌握使用柔性關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)掃描儀系統(tǒng)對樣件進(jìn)行測量的方法，并了解利用測量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)的過程。二、實驗的主要內(nèi)容樣件外形測量與三維重構(gòu)過程演示。三、實驗設(shè)備和工具柔性關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)掃描系統(tǒng)裝

6、有IMAGEWARE軟件的計算機四、實驗原理1三維測量的方法簡介不同的測量對象和測量目的，決定了測量過程和測量方法的不同。2非接觸式測量的三角測量原理激光探頭的測量原理目前均以三角法為主。如下圖所示，激光由激光二氧化碳激光發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)聚光透鏡（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源經(jīng)固定透鏡（F2）聚焦后投射在光傳感器（D）上。當(dāng)物體沿y方向上下運動或者探頭沿y方向移動，其散射光投射在光傳感器的位置（X）亦將改變。3柔性關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)掃描儀系統(tǒng)簡介柔性關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)掃描儀系統(tǒng)由柔性關(guān)節(jié)臂式（FARO）三坐標(biāo)測量機和Kreon激光掃描系統(tǒng)構(gòu)成。Kreon激光掃描系統(tǒng)是基于激光截面三角

7、測量的原理，對工件表面進(jìn)行非接觸式的掃描，在激光線條上采集非常密集的數(shù)字化(坐標(biāo))點，通過與電子控制器(ECU)的連接，記錄激光線與工件相交的位置。攝像機攝取激光線位置獲得立體影像，ECU電子控制器對每條激光線條上所記錄的600個坐標(biāo)點在Z軸方向的位置，以初始校正時所記錄的絕對零位為依據(jù)作重復(fù)計算。4三坐標(biāo)測量技術(shù)在逆向工程上的應(yīng)用測量數(shù)據(jù)的三維實體重構(gòu)是目前逆向工程領(lǐng)域研究的“瓶頸”，實際應(yīng)用中，因原始數(shù)據(jù)的獲取方式、三維重構(gòu)支撐環(huán)境、三維重構(gòu)方法和目標(biāo)不同，其理論依據(jù)、技術(shù)路線、算法和工作內(nèi)容有較大差異。數(shù)據(jù)壓縮、曲線曲面的光順處理噪聲去除、數(shù)據(jù)勻化數(shù)據(jù)預(yù)處理曲面重構(gòu)特征提取與數(shù)據(jù)分塊五、

8、實驗方法和步驟1啟動Kreon激光掃描系統(tǒng)選擇機器選擇標(biāo)定文件標(biāo)定。2新建文件確定掃描步距、頻率等對樣件進(jìn)行掃描掃描完成后，可用Face功能檢查，未掃到部分再換方向局部補掃。3將已掃的結(jié)果點云過濾將結(jié)果輸出，保存為逆向工程軟件所用的格式文件。4在IMAGEWARE軟件中處理測量所得的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行部分曲面重構(gòu)，得到局部三維模型，最后在三維CAD軟件中繼續(xù)進(jìn)行樣件的三維造型設(shè)計。三維實體重構(gòu)的任務(wù)是：l 將測量數(shù)據(jù)按實物原型的幾何特征進(jìn)行分割，l 針對不同數(shù)據(jù)塊采用不同的曲面建構(gòu)方案（如初等解析曲面、B-spline曲面、Bezier曲面、NURBS曲面等）進(jìn)行造型，l 將這些曲面塊拼接成實體。六、實驗報告主要內(nèi)容及要求1、本次針對樣件進(jìn)行三維掃描重構(gòu)