光固化快速成型實驗指導(dǎo)書

1、光固化快速成型實驗指導(dǎo)書實驗?zāi)康目焖俪尚停≧apidPrototyping）技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)，是近20年制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。通過實驗使學(xué)生對快速成型技術(shù)的成型過程有較生動的理解，以及了解快速成型技術(shù)的應(yīng)用。實驗儀器與設(shè)備（1）UG、3DMAX、CATIA、SOLIDWORKS等三維造型軟件。（2）數(shù)據(jù)處理部分主要使用光固化快速成形系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件RpData對三維模型進(jìn)行加支架、分層；（3）采用的SLA成型設(shè)備是西交大SLA（XJRP）激光快速成型機(jī)，型號為SPS450B，如圖2-2；它采用高精密聚焦系統(tǒng)，在整個工作面上光斑直徑0.15mm，采用伺服

2、電機(jī)、精密絲杠組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使Z向升降臺重復(fù)定位精度達(dá)到土0.05mm；采用超高速掃描器，激光掃描速度可達(dá)到8m/s，制作速度可達(dá)到60g/h，特別適合于企業(yè)及激光快速成型服務(wù)中心。SPS系列激光快速成型機(jī)成型效率高，適宜汽車等大型物件成型。其技術(shù)參數(shù)如下表3-1。表3-1SLA技術(shù)參數(shù)激光掃描速度8m/s激光光斑直徑0.2成型體積450*450*350(mm)加工精度0.1mm(L100mm)加工層厚0.05-0.3mm最大成型速度60g/h設(shè)備體積1665*1095*1930(mm)數(shù)據(jù)接口STL3kw圖3-2激光快速成型機(jī)實驗原理光敏樹脂液相固化成型(SLAStereolithogr

3、aphyApparatus)光敏樹脂液相固化成形又稱光固化立體造型或立體光刻。其工作原理如下圖所示。由激光器發(fā)出的紫外光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯集成一支細(xì)光束，該光束在計算機(jī)控制下，有選擇的掃描液態(tài)光敏樹脂表面，利用光敏樹脂遇紫外光凝固的機(jī)理，一層一層固化光敏樹脂，每固化一層后，工作臺下降一段精確距離，并按新一層表面幾何信息使激光掃描器對液面進(jìn)行掃描，使新一層樹脂固化并緊緊粘在前一層已固化的樹脂上，如此反復(fù)，直至制作生成一個零件實體模型。激光立體造型制造精度目前可達(dá)土0.1mm，主要用作為產(chǎn)品提供樣品和實驗?zāi)Ｐ?。圖3-3光固化原理實驗內(nèi)容與步驟4.1三維模型制作用CAXA、UG、等三維造型軟件制作任意加

4、工零件。制作完成后保存成STL文件。4.2數(shù)據(jù)處理將STL文件導(dǎo)入光固化快速成形系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件RpData對三維模型進(jìn)行加支架、分層。添加支撐操作。如圖4-8。因為在成型過程中，由于未被激光束照射的部分材料仍為液態(tài)，它不能使制件界面上的孤立輪廓和懸臂輪廓定位。因此必須設(shè)計一些細(xì)柱狀或肋狀支撐結(jié)構(gòu)，并在成型過程中制作這些支撐結(jié)構(gòu)，以便確保制件的每一結(jié)構(gòu)部分都能可靠固定，同時也有助于減少制件的翹曲變形。為了成型完畢后能方便地從工作臺取下工件，而不使工件損壞，在工件的底部也應(yīng)設(shè)計和制作支撐結(jié)構(gòu)。所加支撐的主要類型有：點支撐，線支撐，網(wǎng)支撐，塊支撐，輪廓支撐，三角支撐，整體支撐等。圖4-8添加支撐2

5、）分層操作。如圖4-9。圖4-9分層4.3加工成形制件主要操作步驟如下：（1）打開總電源開關(guān)（在成型機(jī)后板上），控制面板上總電源指示燈ON。（2）按下【電源ON】按鈕，電源指示燈ON。（3）按下【加熱】按鈕，加熱指示燈ON,即開始給樹脂加熱，溫度控制儀開始控制樹脂加熱。樹脂溫度上升32C時，可以開始制作零件。加熱過程大約需要一小時（如若工作間隔不長，可不必關(guān)斷加熱及電源，免去長時間的加熱等待）。（5）旋轉(zhuǎn)【激光】開關(guān)至ON位置，即打開激光器電源。（6）打開計算機(jī)，啟動WINDOWS98/WINDOWS2000。（7）按下【伺服】按鈕，伺服指示燈ON,即給伺服系統(tǒng)加上電源。（8）打開RpBuil

6、d控制程序，加載待加工零件的*.PMR或*.SLC文件。（9）加載或設(shè)定制作工藝參數(shù)。（10）調(diào)整托板位置，使之略高于液面（0.3mm左右）；若繼續(xù)制作上次中斷的零件，則不要移動托板。（11）點擊開始從新制作后，計算機(jī)會提示是否自動關(guān)閉激光器（若連續(xù)制作，選擇“否”，若考慮其它，選擇“是”），選擇后進(jìn)入自動制作過程。制作完成后，屏幕出現(xiàn)“RP項目制作完成提示。將托板升出液面，取出制件，將托板清理干凈。清理過程中，可以按下【照明】按鈕，使用照明。繼續(xù)制作其他項目，則重復(fù)步驟712。關(guān)閉激光器時，旋轉(zhuǎn)【激光】開關(guān)至OFF位置,即關(guān)掉激光電源(注意關(guān)閉激光器之前，不應(yīng)關(guān)閉伺服及RpBuild控制程序

7、)。(17)若長時間不使用機(jī)器，則應(yīng)關(guān)閉各電源開關(guān)，最后關(guān)閉總電源。實驗報告要求寫明實驗的目的闡明光固化成型的工作原理提出對所做實驗的改進(jìn)想法6.思考題振鏡系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)在實際二維輪廓的制造過程中的差異？對非對稱結(jié)構(gòu)的3維模型如何分層？SPS450B液位控制系統(tǒng)有什么用？振鏡系統(tǒng)是將激光束入射到兩反射鏡(振鏡)上，用計算機(jī)控制反射鏡的反射角度，這兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦點在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動，從而在材料表面上留下永久的標(biāo)記。伺服系統(tǒng)則是接受來自數(shù)控裝置的指令信號，驅(qū)動機(jī)床移動部件跟隨指令脈沖運(yùn)動，并保證動作的快速和準(zhǔn)確。對于三維CAD模型，分層處理就是把模型分割成等間距的平面層，所切割的封閉輪廓線就是零件的每一層邊界線。分層處理包括計算切割平面與零件集合模型的交線。對STL模型就是要計算出分割平面與許多小三角平面之間的交線，所形成的輪廓線則是由這一系列線段集來表示的。對數(shù)據(jù)處理后得到二維輪廓上的系列點，再經(jīng)過輪廓追蹤得到封閉曲線。光固化成型采用堆織成型原理，通過紫外激光照