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快速成型技术复习小结


快速成型技术复习小结 1.快速成型: 简称 RP,即将计算机辅助设计 CAD\计算机辅助制造 CAM\ 计算机数字控制 CNC、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于 一体,依据计算机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, 快速成型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,形 成各个截面轮廓,并逐步顺

序叠加成三维工件。 2. 快速成形技术全过程步骤:a.前处理 b.分层叠加成型 c.后处 理 快速成形制造流程:CAD 模型→面型化处理→分层→层信息处理→层 准备→层制造→层粘接→实体模型 3. 什么是快速模具制造技术?该技术有何特点? 快速模具制造就是以快速成形技术制造的快速成型零件为母模, 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制造,降低新产品的开发成本。特点:制模周 期短、工艺简单、易于推广,制模成本低,精度和寿命都能满足特定 的功能需要,综合经济效益好,特别适用于新产品开发试制、工艺验 证和功能验证以及多品种小批量生产。 4. 快速成形与传统制造方法的区别? 传统方法根据零件成形过程分为两大类: 一类是以成型过程中材料减 少为特征, 通过各种方法将零件毛胚上多余材料去除, 即材料去除法, 二类是材料的质量在成型过程中基本保持不变, 成型过程主要是材料 的转移和毛胚形状的改变即材料转移法, 但此类方法生产周期长速度 慢。快速成型技术可以以最快的速度、最低的成本和最好的品质将新 产品迅速投放市场。 5. 目前比较成熟的快速成型技术有哪几种?它们的成型原理上分别 是什么? 液态光固化聚合物选择性固化成形简称 SLA,粉末材料选择性烧结成 形简称 SLS,薄型材料选择性切割成形简称 LOM,丝状材料选择性熔 覆成形简称 FDM ⑦SLA 原理:1 利用计算机控制下的紫外激光,按预定零件各分层截 面的轮廓为轨迹逐点扫描, 使被扫描区的光敏树脂薄层产生光聚合反 应, 从而形成零件的一个薄层截面; 当一层固化完毕, 2 移动升降台, 在原先固化的树脂表面上再敷上一层新的液态树脂, 刮刀刮去多余的 树脂;3 激光束对新一层树脂进行扫描固化,使新固化的一层牢固地 粘合在前一层上;4 重复 2、3 步,至整个零件原型制造完毕。『或

SLA 是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定 波长(λ=325nm)和功率(P=30mW)的紫外光照射下能迅速发生光聚 合反应,分子量急剧增大,材料也从液态转变成固态』 ⑦SLS 原理: 1 在先开始加工之前,先将充有氮气的工作室升温,温 度保持在粉末的熔点之下;2 成型时,送料筒上升,铺粉滚筒移动, 先在工作台上铺一层粉末材料;3 激光束在计算机控制下,按照截面 轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,使粉末融化并相互黏结,继而 形成一层固体轮廓,未经烧结的粉末仍留在原处,作为下一层粉末的 支撑;4 第一层烧结完成后,工作台下降一截面层的高度,再铺上一 层粉末,进行下一层烧结,如此循环,直至完成整个三维模型 FDM 原理:加热喷头正在计算机的控制下,可根据界面轮廓的信息作 X—Y 平面运动和高度 Z 方向的运动丝状热塑性材料由供丝机构送至 喷头,并在喷头中加热至熔融态,然后被选择性涂覆在工作台上,快 速冷却后形成界面轮廓。一层截面完成后,喷头上升一截面层的高度 在进行下一层的涂覆,如此循环,最终形成三维产品。 LOM:LOM 快速成形系统由计算机原材料存储及送进机构、 热粘压机构、 激光切割系统、可升降工作台、数控系统、模型取出装置和机架等组 成。 计算机用于接受和存储工件的三维模型沿模型的成型方向截取一 系列的截面轮廓信息发出控制指令原材料存储及送进机构将存于其 中的原材料。热黏压机构将一层层成形材料粘合在一起。可升降工作 台支撑正在成型的工件并在每层成形完毕之后, 降低一个材料厚度以 便送进、粘合和切割新的一层成形材料。数控系统执行计算机发出的 指令,使材料逐步送至工作台的上方,然后粘合、切割,最终形成三 维工件。 6. 哪些成形方法需要支撑材料?为什么? SLA、FDM 需要制作支撑,LOM、SLS 不需要制作支撑。原因:在 SLA 成形过程中为了确保制件的每一部分可靠固定, 同时减少制件的翘曲 变形,仅靠调整制件参数远不能达到目的,必须设计并在加工中制作 一些柱状或筋状的支撑结构;LOM:工件外框与截面轮廓间的多余材 料在加工中起到支撑作用,故不需支撑材料;SLS:未烧结的松散粉 末可以作为自然支撑,故不需要支撑材料。 7. 光固化快速成形(SLA)有那几种形式的支撑? a.角板支撑 b.投射特征边支撑 c.单臂板支撑 d.臂板结构支撑 e. 柱形支撑

8. 常用的快速成形技术所用的成形材料分别是什么?分别有什么要 求? SLA:材料为光固化树脂。要求:a.成形材料易于固化,且成形后具 有一定的粘接强度 b.成形材料的粘度不能太高,以保证加工层平整 并减少液体流平时间 c.成形材料本身的热影响区小,收缩应力小 d. 成形材料对光有一定的透过深度,以获得具有一定固化深度的曾片。 SLS: 材料为所有受热后能相互粘结的粉末材料或表面覆有热塑 (固) 性黏结剂的粉末。要求:a.具有良好的烧结成形性能,即无需特殊工 艺即可快速精确地成形原理 b.对直接用作功能零件或模具的原型, 其力学性能和物理性能要满足使用要求 c.当原型间接使用时,要有 利于快速、方便的后续处理和加工工艺。 LOM:薄层材料多为纸材,黏结剂一般多为热熔胶。对纸材要求:a. 抗湿性 b.良好的浸润性 c.收缩率小 d.一定的抗拉强度 e.剥离性能好 f.易打磨 g.稳定性好。对热熔胶的要求:a.良好的热熔冷固性 b.在 反复熔化-固化条件下,具有较好的物理化学稳定性 c.熔融状态下与 纸材具有良好的涂挂性与涂匀性 d.与纸具有足够的粘结强度 e.良好 的废料分离性能 FDM:材料为丝状热塑性材料。材料要求:a.黏度低 b.熔融温度低 c. 黏结性要好 d.收缩率对温度不能太敏感 9.这四种快速成形技术的优缺点分别是什么? SLA 优点:技术成熟应用广泛,成形速度快精度高,能量低。缺点: 工艺复杂,需要支撑结构,材料种类有限,激光器寿命短原材料价格 高。 SLS 优点:不需要支撑结构,材料利用率高,选用的材料的力学性能 比较好,材料价格便宜,无气味。缺点:能量高,表面粗糙,成形原 型疏松多孔,对某些材料需要单独处理。 LOM 优点:对实心部分大的物体成形速度快,支撑结构自动的包含在 层面制造中, 低的内应力和扭曲, 同一物体中可包含多种材料和颜色。 缺点:能量高,对内部空腔中的支撑物需要清理,材料利用率低,废 料剥离困难,可能发生翘曲 FDM 优点:成形速度快,材料利用率高,能量低,物体中可包含多种 材料和颜色。缺点:表面光洁度低,粗糙。选用材料仅限于低熔点的 材料。 TDP 优点:材料选用广泛,可以制造陶瓷模具,用于金属铸造,支撑 结构自动包含在层面制造中,能量低。缺点:表面粗糙,精度低,需 处理(去湿或预加热到一定温度) 10. 主要快速成形系统选用原则:A:成形件的用途(a 检查并核实 形状、 尺寸用的样品 b 性能考核用的样品 c 模具 d 小批量和特殊复杂

零件的直接生产 e 新材料的研究)B:成形件的形状 C:成形件的尺 寸大小 D 成本(a 设备购置成本 b 设备运行成本 c 人工成本)E 技术 服务(a 保修期 b 软件的升级换代 c 技术研发力量)F 用户环境 11. 快速成形的全处理主要包括:CAD 三维模型的构建、CAD 三维模 型 STL 格式化以及三维模型的切片处理等 12. 构造三维模型的主要方法:a 应用计算机三维设计软件,根据产 品的要求设计三维模型 b 应用计算机三维设计软件, 将已有产品的二 维三视图转换为三维模型 c 防制产品时,应用反求设备和反求软件, 得到产品的三维模型 d 利用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 13.在快速成型的前处理阶段为什么要把三维模型转化为 STL 文件格 式?STL 格式文件的规则和常见错误有哪些? 由于产品上有一些不规则的自由曲面, 为方便的获得曲面每部分的坐 标信息,加工前必须对其进行近似处理,此近似处理的三维模型文件 即为 STL 格式文件 规则:a 共顶点规则 b 取向规则 c 取值规则 d 合法实体规则 常见错误:a 出现违反共顶点规则的三角形 b 出现违反取向规则的三 角形 c 出现错误的裂缝或孔洞 d 三角形过多或过少 e 微小特征遗漏或 出错 14. 前处理环节选择零件的成形方向应注意哪些问题? a 成形方向对工件品质的影响 b 成形方向对材料成本的影响 c 成形方 向对制作时间的影响 15. 快速成形中的主要切片形式有哪些?其中那种切片形式精度最 高?为什么? a STL 切片 b 容错切片 c 适应性切片 d 直接适应性切片 e 直接切片。 直接切片形式精度最高。 因为 a 能减少快速成形的前处理时间 b 可避 免 STL 格式文件的检查和纠错过程 c 可降低模型文件的规模 d 能直接 采用 RP 数控系统的曲线插补功能,从而可提高工件的表面质量 e 能 提高制件的精度 16. 快速成形的后处理主要有哪些工序? a 剥离 b 修补、打磨、抛光 c 表面涂覆 17.零件成形方法:去除成形、受迫成形、堆积成形、生长成形 18.激光固化的基本过程:制造数据的获取;层准备;层固化;层层 堆积;后处理 19.光固化成形材料分类:自由基光固化树脂;阳离子光固化树脂; 混杂型光固化树脂

20.LOM 快速成形: 由计算机、 原材料存储及送进机构、 热粘压机构、 激光切割系统、可升降工作台、数控系统、模型取出装置和机架等组 成。LOM 快速成形机主要参数:激光切割速度;加热辊温度与压力; 激光能量;切碎网格尺寸。LOM 后处理:废料去除、后置处理 21.常用的扫描机: 坐标测量机; 激光扫描机; 零件断层扫描机; CT; 磁共振成像 22.快速成形表面涂覆:喷刷涂料;电化学沉积;无电化学沉积;物 理蒸发沉积;电化学沉积和物理蒸发沉积的综合 23.快速成形精度包括软件和硬件两部分。软件部分指模型数据的处 理精度;硬件部分指成型设备的各项精度。 成形件的精度:尺寸精 度、形位精度、表面质量。 24. 产生零件误差的因素分析:1 数据处理产生的误差(①面型化处 理造成的误差②分层切片时产生的误差)2 成形加工产生的误差(① 层准备时产生的误差②层制造与层叠加产生的误差③后处理不当产 生的误差) 成形加工包括层准备、层制造、层叠加 希望以上这些可以对您的学习有所帮助, 但是由于水平有限以及 其他方面的因素,文本里面一定还存在不尽人意的地方和错误,恳请 读者斟酌参考。 小编 2013.5.5


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