快速成形复习题

1、1、快速成形技术的概念从成形原理上提出一个分层制造、 逐层叠加成形的全新思维模式， 即将电脑 辅助设计CAD、电脑辅助制造CAM、电脑数字控制CNC、激光、精密 伺服驱动和新材料等先进技术集于一体，依据电脑上构成的工件三维设计模型， 对其进行分层切片， 得到各层截面的二维轮廓信息， 快速成形机的成形头按照这 些轮廓信息在控制系统的控制下， 选择性地固化或切割一层层的成形材料， 成形 各个截面轮廓，并逐步顺序叠加成三维工件。2、快速制模技术的概念 快速制模技术就是以快速成形技术制造的快速原形零件为母模， 采用直接或间接 的方法，实现硅胶模、金属模、陶瓷模等模具的快速制造，从而形成新产品的小 批量

2、制造，降低新产品的开发本钱。3、构造三维模型的方法1应用电脑三维设计软件，根据产品的要求设计三维模型；2应用电脑三维设计软件，将已有产品的二维三视图转换为三维模 型； 3仿制产品时，应用反求设备和反求软件，得到产品的三维模型； 4利用 Internet 网络，将用户设计好的三维模型直接传输到快速成形工作站。4、STL 格式文件及其规那么 由于产品上往往有一些不规那么的自由曲面，为方便地获得曲面每局部的坐标信 息，加工前必须对其进行近似处理，经过近似处理的三维模型文件称为 STL 格 式文件。规那么：1共顶点规那么： 每个平面小三角形必须与每个相邻的平面小三角形共用 两个顶点，即一个平面小三角形

3、的顶点不呢落在相邻的任何一个平面小三角形的 边上 2取向规那么：用平面小三角形中的顶点排序来确定其所表达的外表是内外表 或外外表， 逆时针的顶点排序表示该外表为外外表， 顺时针的顶点排序表示该外 表为内外表。相邻的小三角形平面不能出现取向矛盾 3取值规那么：每个小三角形平面的顶点坐标值必须是正数，零或负数都是错 误的 4合法实体规那么： STL 格式文件不得违反合法实体规那么，又称充满规那么，即 在三维模型的所有外表上， 必须布满小三角形平面， 不得有任何遗漏 即不能有 裂缝或孔洞；不能有厚度为零的区域；外外表不能从其本身穿过5、快速成形的全过程包括哪些阶段1前处理2分层叠加成形3后处理6、后

4、固化及其内容胶粘剂在常温下到达完全固化后 ,分子间反映应根本停止， .此时将涂层加热 并保持恒温一段时间荡 ,分子反响还会继续 , 密度不断增加 , 这一过程称作后 固化.1、内容：当成形过程中零件实体内部的树脂没有完全固化表现为零件较软 还需要将整个零件放置在专门的后固化装置中进行紫外光照射，以使残留的 液态树脂完全固化7、SLA 快速成形的根本过程 1制造数据的获取 CAD 模型离散2层准备再涂层3层固化激 光束扫描液面4层层堆积激光束扫描液面 5后处理卸除支撑结构、 清洗零件及其他8、快速成形的主要切片形式1STL 切片 2容错切片 3适应性切片 4直接适应性切片 5直接 切片9、SLA

5、 工艺常用的支撑 1角板支撑 2投射特征边支撑 3单臂板支撑 4臂板结构支撑 5 柱形支撑10、四种常用快速成形工艺的结构、原理及其每局部结构的作用 看图分析 结构： 1、液态光固化聚合物选择性固化成形 SLA2、粉末材料选择性烧结成形 SLS3、薄形材料选择性切割成形 LOM 4、丝状材料选择性熔覆成形 FDM 原理：1SLA：在扫描系统的控制下，激光器发出的激光束聚焦于液槽中的液 态光固化聚合物的上外表，并沿此面作 X-Y 方向的扫描运动，被扫描到的液态 固化聚合物迅速固化， 形成一层固态截面轮廓， 然后工作台下移一个层厚的距离， 在原固化好的外表再敷上一层新的液态树脂， 用刮刀器刮平其外

6、表， 进行下一层 的扫描加工， 同时将新固化的一层牢固的粘结在前一层上， 如此操作至整个零件 的制造完毕。2、SLS 工艺是利用粉末状材料成形的。成形时先在工作台上用辊筒铺一 层加热至略低于熔化温度的粉末材料， 激光束在电脑控制下， 对实心局部粉末进 行扫描，使粉末颗粒交界处熔化，粉末相互粘结，从而得到本层轮廓。在非烧结 区的粉末仍呈松散状，作为工件和下一层粉末的支撑。3LOM ：原材料储存及送进机构价格原材料收购至工作台上方，热粘压 机构将一层层原材料粘合在一起， 激光切割系统按照计算给的截面轮廓信息， 逐 一切割出每一层的轮廓，并将无轮廓区切割成细小网格。4 FDM:加热喷头在电脑的控制下

7、，作X,Y方向的平面运动及高度Z方 向运动丝状热塑性材料由供丝机构至喷头， 并在喷头中加热至熔融态， 然后选择 性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓，逐层往复，形成工件。作用：1、SLA激光器作用是产生激光、液槽作用是盛放光敏树脂、升 降台作用是控制成形工件的升降刮刀作用是保证新一层树脂迅速、均匀的 涂覆在已固化的层上，保证每一层厚度均匀、 数字控制系统和数字软件作用 是使 CAD 模型转化成适合于立体印刷成形的文件格式， 即 STL 格式，然后对 模型进行平面分层，得到每一个截面的形状；控制激光器、激光束扫描装置、 升降台、刮刀的运动。2、SLS激光器、工作台、辊筒作用是铺一层加热至略

8、低于熔化温度的 粉末材料、供粉箱作用是提供成形所需的粉末原料3、LOM 电脑作用是用于接受和存储工件的三维模型、 原料存储及送进机 构作用是将存于其中的原材料 如底面有热熔胶和添加剂的纸 ，逐步送至 工作台的上方、热粘压机构作用是将一层层成形材料粘合在一起、 激光 切割系统作用是按照电脑截取的轮廓信息，逐一在工作台上方的材料上切 割出每一层截面轮廓，并将无轮廓区切割成小网格、可升降工作台、数控 系统作用是执行电脑发出的指令，使材料逐步送进至工作台上方，然后粘 合、切割，最终形成三维工件、模型取出装置作用是方便地卸下已成形的 模型、机架作用是整个机器的支撑。4、FDM供丝机构作用是将丝状热塑性材

9、料送至喷头、丝状材料作用是被选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓、加热喷头作用是 将丝状材料加热至熔融态。11、四种常用快速成形方式及其所用的成形材料 液态光固化聚化物选择性固化成形SLA。作用的成形材料：齐聚物、反响 性稀释剂以及光引发剂。而根据引发剂的引发原理，光固化树脂可以气氛三类： 自由基光固化树脂、阳离子光固化树脂和混杂型光固化树脂SLA工艺的新型材料 粉末材料选择性烧结成形SLS。作用的成形材料：各种粉末，如金属、 陶瓷、石蜡以及聚合物的粉末，如尼龙粉、覆裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸酯粉、聚 酰胺粉、金属粉成形后常需要进行再烧结和渗铜处理、覆裹热凝树脂的细沙、 覆蜡陶瓷粉和覆蜡

10、金属等，近年来更多的采用复合粉末。 薄形材料选择性切割成形LOM。作用的成形材料：热熔胶和添加剂的纸。 丝状材料选择性熔覆成形FDM。作用的成形材料：ABS以及MABS塑 料丝、蜡丝、聚稀烃树脂、尼龙丝、聚酰胺丝。12、SLS工艺的粉末粒度粉体等级粒度范围粉体大于10mm粉粒100 卩 m10mm粉末1100卩 m细粉末或微粉末10nm1 卩 m超微粉末小于1nm13、几种快速成形工艺中常用激光器的类型SLA成形工艺中用的激光器为紫外UV激光器，如氦镉He-Cd激光器、 氩离子Argon激光器和固态激光器，其功率一般为10200mW,波长为320370nm处于中紫外至近紫外波段。卩m。既106

11、0nm，处于近红外波段。14、四种常用快速成形的特点主要是选择与判断 SLA的特点：可成形任意复杂形状零件 零件的成形周期与其复杂程度无关 成形精度高，可成形精细结构 成形过程高度自动化 成形效率高 成形材料利用率接近100% 成形无需刀具、夹具、工装等生产准备，不需要高水平的技术工人，成 形件强度高 彻底解决了 CAD造型中看得见、摸不着的问题 SLS的特点：材料范围广，开发前景好 制造工艺简单，柔性度高 精度咼，材料利用率咼 材料价格廉价，本钱低 应用面广，生产周期短 LOM的特点：原型零件精度高 制件能承受高达 200 度的温度，有较高的硬度和较好的力学性能， 可进行各种切削加工 无需后

12、固化处理 工件外框与截面轮廓间的多余材料在加工中起到了支持作用 制件尺寸大 在中国有原材料 可靠性高，寿命长 操作方便 FDM的特点：操作简单 成形材料广泛 成形速度快 可以成形任意复杂程度的零件 原材料利用率高，无环境污染 制件翘曲变形小，支撑去除简单15、LOM 涂布工艺涂布工艺包括涂布形状和涂布厚度两个方面。涂布形状指的是采用均匀式涂布还是非均匀式涂布。均匀式涂布采用狭缝式刮板进行涂布，非均匀式涂布有条纹式和颗粒式。非均匀式涂布可以减小应 力集中，但涂布设备较贵。涂布厚度值得是在纸材上涂多厚的胶。在保证可靠粘结的情况下，尽可能涂 得薄一些，这样可以减少变形、溢胶和错位。16、RP 技术三

13、个阶段各自的主要内容 1前处理：包括工件三维模型的构造、三维模型的近似处理、快速成形方向 的选择、三维模型的切片处理2分层叠加成形：是快速成形的核心，包括模型截面轮廓的制作、截面轮廓 的叠加3后处理：包括原形零件的剥离、后固化、修补、打磨、抛光、外表强化处17、TDP 工艺的结构、原理结构：由 XYZ 轴运动系统、喷头结构、数控模块和工作环境模块组成。 原理：首先铺粉或铺基底薄层， 按照原型零件分层截面轮廓， 喷头在每一层铺好 的材料上有选择的喷射粘结剂， 喷过粘结剂的材料被粘结在一起， 其他地方仍为 松散粉末，层层粘结后去除多余底料就得到一个三维实体。18、快速成形方向的选择主要考虑哪些因素1成形方向对工件品质的影响 2成形方向对材料本钱的影响 3成形 方向对制作时间的影响。19、硅胶模及其制作方法硅胶模由于具有良好的柔性和弹性， 对于结构复杂、 花纹精细、 无拔模斜度或具 有倒拔模斜度以及具有深凹槽的零件来说， 在制作浇注完成后均可直接取出， 这 是硅橡胶模具相对于其他模具来说具有的独特优点， 同时由于硅橡胶具有耐高温 的性能和良好的复制性和脱模性， 因此它在塑料制件和低合金件的制作中具有广 泛的用途。它的制作方法主要有 2 种：一是真空浇注法而根据硅橡胶的种类、 零件的复杂程度和分型面的形状规那么情况又可