光固化快速成型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、光固化快速成型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)快速成型技術(shù)的成型過程有較生動(dòng)的理解，以及了解快速成型技術(shù)的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)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(duì)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(hào)為SPS450B，如圖2-2；它采用高精密聚焦系統(tǒng)，在整個(gè)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(tái)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(tái)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(duì)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(gè)零件實(shí)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀D3-3光固化原理實(shí)驗(yàn)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(duì)三維模型進(jìn)行加支架、分層。添加支撐操作。如圖4-8。因?yàn)樵诔尚瓦^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(jì)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(shí)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(tái)取下工件，而不使工件損壞，在工件的底部也應(yīng)設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)。所加支撐的主要類型有：點(diǎn)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(shí)，可以開始制作零件。加熱過程大約需要一小時(shí)（如若工作間隔不長(zhǎng)，可不必關(guān)斷加熱及電源，免去長(zhǎng)時(shí)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(jì)算機(jī)，啟動(dòng)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(dòng)托板。（11）點(diǎn)擊開始從新制作后，計(jì)算機(jī)會(huì)提示是否自動(dòng)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(dòng)制作過程。制作完成后，屏幕出現(xiàn)“RP項(xiàng)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(xiàng)目，則重復(fù)步驟712。關(guān)閉激光器時(shí)，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(zhǎng)時(shí)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(shí)驗(yàn)報(bào)告要求寫明實(shí)驗(yàn)的目的闡明光固化成型的工作原理提出對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)想法6.思考題振鏡系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)在實(shí)際二維輪廓的制造過程中的差異？對(duì)非對(duì)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(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度，這兩個(gè)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(diǎn)在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng)，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(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件跟隨指令脈沖運(yùn)動(dòng)，并保證動(dòng)作的快速和準(zhǔn)確。對(duì)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(jì)算切割平面與零件集合模型的交線。對(duì)STL模型就是要計(jì)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(duì)數(shù)據(jù)處理后得到二維輪廓上的系列點(diǎn)，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