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1、开放性实验快速成型制造技术实验报告班级：学号：姓名：指导教师：快速成型介绍快速原理制造技术，又叫快速成型技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING （简称 RP 技术），或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTURING，简称RPM。RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、 计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起 来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特 点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是分层制造，逐层叠加，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台立体打印机。RP系统的基
2、本工作原理RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定 形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零 件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。 不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同， 但其基本原理都是一样的，那就是分层制造、逐层叠加。这种工艺可以 形象地叫做增长法或加法。每个截面数据相当于医学上的一张 CT像 片；整个制造过程可以比喻为一个积分的过程。RP技术是在现代CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的 基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理是：将计算机内的
3、三维数据模 型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态 光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料 或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚 合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、 模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来， 已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下：SLA （光固化成型法）快速成形系统的原理SLAStereo lith
4、ography Appearance 的缩写，即立体光固化成型法.用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线 到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个 层片的高度，再固化另一个层面这样层层叠加构成一个三维实体SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理 如图所示。其工艺过程是，首先通过 CAD设计出三维实体模型，利用离散 程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫 描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化 后，当一层加工完毕
5、后，就生成零件的一个截面；然后 升降台下降一定 距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层 牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型 从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得 到要求的产品。SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其 它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快, 精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引 起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。3D Systems 推出的 Viper Pro SLA systemSL
6、A的优势1. 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时 间的检验2. 由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需 切削工具与模具3. 可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具4. 使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本5. 为实验提供试样，可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核6. 可联机操作，可远程控制，利于生产的自动化SLA的缺憾1. SLA系统造价高昂，使用和维护成本过高2. SLA系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻3. 成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存4. 预处理软件与驱动软件运算量大
7、，与加工效果关联性太高5. 软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员 熟悉6. 立体光固化成型技术被单一公司所垄断SLA的发展趋势与前景立体光固化成型法的的发展趋势是高速化，节能环保与微型化不断 提咼的加工精度使之有最先可能在生物，医药,微电子等领域大有作为二、实验目的1、了解HPRIIB薄材叠层快速成型机的主要结构，各种部件名称、作用。2、掌握CO激光器切割的工作原理，了解快速成型机的激光路径。3、掌握快速成型机的工作原理，操作方法和步骤。三、实验原理及设备原理：依据计算机构成的产品三维设计模型对其进行分层切片，得到各层 截面的轮廓，按照这种轮廓，激光束选择性的切割一层层纸
8、，形成界面轮廓，并 逐步叠加成三维产品。设备：HPRIIB型快速成型机热熔树脂涂覆纸四、实验步骤1、熟悉HPRIIB型快速成型机的系统组成和结构。2、接通电源、启动计算机、运行 HPR2004 程序。在【制造】下拉菜单中点击【打开强电】，设备强电启动，同时制冷器开始制 冷。然后点击【制造】下拉菜单【打开加热器】，加热器开始加热升温，设置 加热参数。3、将准备加工的 STL 文件调入计算机中。4、对图形做预处理。5、设置加工参数。6、机床各轴坐标回零。7、自动制造实体模型。8、模型做完后，系统自动停机。9、点击【制造】下拉菜单【关闭加热器】和【关闭强电】。10、待模型冷却后，方可从工作台上取下。
9、并做好设备清洁工作。11、用专门用工具小心去掉废料、上胶、打磨、喷色，模型即可全部制作完成。五、制造过程开始建立基底工件出现部分轮廓工件基本完成工件切割完成，开始去除废料工件出现大致轮廓进行 上胶、打磨等工作成品展示六、实验体会：开放性实验在今天结题了，看着做出的成品，内心无比的充实，我们从零到 一的起步就这样算是成功的完成了。不敢说我们的实验成果对学习的贡献有多 大，但是我们一直以来的努力交错着实验的成就感充实着我们。实验取得了预期的成果，得到了与图纸相同的模型，这个成果在很大程度上 得益于实验的规范性。回头看我们的实验过程，我们曾连续作战到傍晚做守候在 机器旁边，我们曾在中午休息时间到实验室准备实验材料，但充分调动自己的能 动性，在能在实验面前找到合适的改进方案，方法总会有的，另外，学习总会有 从不熟悉到熟悉的过程。总的来说，快速成型的实验过程还是很艰苦的，做好每一步的工作关系到全 局，如果稍有不慎断了纸，则有全盘皆输的可能，我们在干净机床上操作的时候 每时每刻都不能马虎进行，一切失误操作都不允许发生，否则就可能面临重新来 过的绝境。实验的成果已经出来了，我想，认真做好这个开放性实验对自己的实 验能力，查阅资料的能力，沟通能力和应变能力都有很大的提高。
