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1、先进制造技术实验指导书机电工程学院刘薇娜 赵伟宏实验一 激光快速成型零件的三维实体设计实验4 实验二 激光快速成型的数据准备实验5实验三 复杂零件激光快速成型实验10实验四 零件的硅橡胶模具实验13一、课程教学与实验教学计划学时比40/8 、 36/8二、适用专业机械类研究生和机械设计制造及其自动化本科生三、实验目的与基本要求（一）实验目的快速成型（Rapid Pro tot yping）技术是20世纪80 年代后期发展起来的一种新型制造技术，是近20年制造 技术领域的一次重大突破。通过实验使学生对快速成型 技术的成型过程有较生动的理解，以及了解快速成型技 术的应用-制作硅橡胶模具。（二）基本
2、要求（ 1 ）在主讲教师提示要进行实验后，课代表或班长 要及时与实验教师取得联系；（ 2）根据自己本班同学们的课程安排和实验室的实 验安排，与实验教师妥善的协调好实验的时间和分组；（ 3 ）将实验时间和分组情况，及时地反馈给主讲教 师和有关同学；（ 4 ）参加实验的同学在实验前要做好本次实验的预 习并写出预习报告；（ 5 ）上实验课时，要提前十分钟进实验室，以便做 好实验前的准备工作；（ 6 ）认真地听好实验指导教师的安排和要求，要独 立认真地完成各项实验任务；（ 7 ）在实验的过程当中，要遵守实验室的各种规章 制度；爱护仪器设备；注意节约原材料；不要做与实验 无关的事情；（8）若确定有特殊情
3、况不能按时参加试验的同学， 要及时地与实验指导教师联系，并在规定的时间内完成 实验；（9）各项实验设备在使用前要详细地进行检查，实 验做完后要及时切断电源，将仪器设备工具等整理摆放 好。发现丢失或损坏应立即报告；（10）要遵守设备仪器的操作规程，注意人身和设 备的安全；（11）要保持实验室内和仪器设备的情节和整齐美 观。工作台面要干净并要搞好室内卫生；（12）在离开实验室前，要主动要求指导教师查验 仪器设备等，并有指导教师在有关的实验数据的记录纸 上签字，以求确认对设备仪器的完好和已完成了在实验 室内应完成的工作；（13）对实验结果要进行分析，整理和计算，认真 填写实验报告；（14）按要求及时
4、递交实验报告。四、实验内容实验一 激光快速成型零件的三维实体设计实验（一）实验目的要求用 CAXA 软件做连杆的实体造型设计或者用任意三 维实体造型软件设计任意复杂零件。（二）实验设备计算机（三）实验步骤与内容连杆的零件如下图所示： 5D用 CAXA 软件进行三维实体造型。（四）实验报告要求 三维软件设计的复杂零件用电子版的形式提交，提交时用班号+学号+姓名存盘。提交时存成stl格式。实验二 激光快速成型的数据准备实验（一）实验目的要求用 Magics 软件对实验一所设计的三维实体加上辅 助支撑。（二）实验设备计算机（三）实验步骤与内容在模型建好以后，在进行快速原型制作之前，需要 进行 stl
5、 文件的输出。这因为在成型过程中，由于未被 激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件界面上 的孤立轮廓和悬臂轮廓定位。因此必须设计一些细柱状 或肋状支撑结构，并在成型过程中制作这些支撑结构， 以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有 助于减少制件的翘曲变形。为了成型完毕后能方便地从 工作台取下工件，而不使工件损坏，在工件的底部也应 设计和制作支撑结构。所加支撑的主要类型有：点支撑，线支撑，网支撑， 块支撑，轮廓支撑，三角支撑，整体支撑等。我们采用的给三维模型加辅助支撑的软件是 Magics 软件，软件如下图所示：1）调入三维零件，在 file 中用 Load Part 命令调入零件名
6、为X.stl的零件。New FlaLlpen FlaSave FlatfonSave Flatfon As.Send By EmailExport Flatfoi-nL * .Machine Emtup.Load FartCtrl+LLoad MGXSave Fart As. . .Ctrl+SSave MGX As.Save All In Directory.Unload FartCtrl+UCcinvert to SelfExtracting MGX.Inipurt Tooling.Imp or t Rap i JF i t.Import EDM.Import TuulExpert.Ini
7、pur tExportCreaWord TemplateGeneiaWard D口匚lUTientCreat电 2D DrawingFropertims F9Frin t.Ctrl+F：=Uli1C : Ml u CUITi PRtwC : Ml u CUITl HRC : Ml u CUITl HRC: Ml u cuiti ent 三C: Ml u cuiti ent 三Emt tin 国呂 I Adm ini e tr ai.waike-LS. stl2 211 i ngs VAiIti i ni e tr ：at or l桌 ffi1 i xe q_xj an-L. e tl2 m 1
8、1 i ngs VAiIti i ni e tr ：at or l桌面1 i i.clg-LS.三 tl Set t i ngs lAdm i ni e t rat or l 桌面.1 i l:aiLb-X J-:ar-L. s tl Set t i ngsAiiTi i ni e t rat or l 桌面.1 i l:aiLb-X J-:ar-L-1. stl1 Untitled, pff(2)分析零件是否有错误，用Fix Wizard命令。3)调整合适的尺寸比例，用 Rescale 命令。4)调整合适的摆放方向，用 Rotatate 命令。5）调整合适的位置，用 Translate 命令
9、。I业I邑動呆6）加辅助支撑，用 Support Generator 命令。（7）导出加上辅助支撑的零件，用Export Platform命令。（四）实验报告要求三维复杂零件在加上辅助支撑后用电子版的形式提 交，提交时用班号+学号+姓名存盘。实验三 复杂零件激光快速成型实验（一）实验目的要求（1）了解光固化成型技术制作零件的流程；（2）深入理解快速成型技术中的光固化成型（SLA）的 成型过程。（二）实验设备SPS600B 激光快速成型机，如下图所示。SPS600B 激光快速成型机SPS600B 激光快速成型机采用高精密动态聚焦系 统，在整个工作面上光斑直径V200“m，重复定位精度 达到0.0
10、05mm以上，采用伺服电机、精密滚珠丝杠组 成的闭环控制系统，使 Z 向升降台重复定位精度达到 0.002mm 以上；采用最新激光能量自适应控制系统， 表面光洁度大幅度提高；采用外置式液位传感器，不影 响有效工作平面，实时控制微量泵动态补偿，精确控制 层厚；采用超高速扫描器，激光扫描速度可达到 8m/s， 制作速度可达到60g/h,制件精度0.1mm以内。（三）实验步骤与内容1.工作原理光敏树脂液相固化成型（ SLAStereolithographyApparatus） 光敏树脂液相固化成形又称光固化立体造型或立体 光刻。其工作原理如下图所示。由激光器发出的紫外光, 经光学系统汇集成一支细光束
11、,该光束在计算机控制下, 有选择的扫描液态光敏树脂表面,利用光敏树脂遇紫外 光凝固的机理,一层一层固化光敏树脂,每固化一层后, 工作台下降一段精确距离,并按新一层表面几何信息使 激光扫描器对液面进行扫描,使新一层树脂固化并紧紧 粘在前一层已固化的树脂上,如此反复,直至制作生成 一个零件实体模型。激光立体造型制造精度目前可达 0.1mm,主要用作为产品提供样品和实验模型。SLA 原理图2.操作步骤（1）把三维数模用三维软件输出快速成型数模 *.stl）。（2）使用快速成型专业处理软件 Magics 处理三维 数模，对数模上的坏边、坏面、反向面进行修补，使其 没有缺陷。加支撑，调整支撑结构，输出支
12、撑，进行切 片演示。最后输出（*.slc ）文件。（3）把（*$心文件输入到快速成型机，用快速成 型机操作软件进行文件转换，把（*.slc）文件转换为STL 文件，转换完成,用操作软件进行快速成型机制作模拟， 如果没有问题将开机制作。在恒温条件下，打开激光器， 调试激光器功率，便可开始制作。（ 4）光固化树脂原型件制作完成，需进行后处理， 去掉支撑，洗净，打磨抛光。（四）实验报告要求（ 1 ）实验目的；（ 2）在实验报告中叙述光固化成型的工作原理。实验四 零件的硅橡胶模具实验（一）实验目的要求 了解快速成型技术的应用制作硅橡胶模具 （二）实验设备ZK500 真空注型机，如下图所示。ZK500
13、真空注型机三）实验内容及步骤1.工作原理将模具材料或成型零件材料按一定的比例混合后放入容器，然后将容器放入真空浇注成型机中搅拌、抽真 空，浇注到模架或模具中，待固化后成型取出模具或产品零件。其特点是复杂形面的零件脱模容易，无需考虑分型及斜抽芯。真空注型机可用于制造业领域的快速模 具制造，完成硅橡胶模具、聚氨酯模具及小批量注塑零 件的真空浇注成型。2.操作步骤（1）原型表面处理。RP法制作的原型在其叠层断 面之间一般存在台阶纹或缝隙，需进行打磨和防渗与强 化处理等以提高原型的表面光滑程度和抗湿性与抗热性 等。（2）制作浇口。设计浇口时，应根据原型件的形状、 尺寸大小、壁厚和重量来确定浇口数量和尺
14、寸。将树脂 做的圆柱粘结在原型件的内壁底部作为浇口反模。（3）制作分模面。对于透明的硅橡胶在制作完成 硅橡胶模后能较清楚地看到分模面的位置。而对于不透 明的硅橡胶，一般依靠将母模在模箱中安置固定好后作 一些标记来辅助确定，可采用透明胶带辅助分模的方法。 即在设定好的母模原型的分模面上贴上透明胶带，为便 于分割，透明胶带保留一定宽度。切割时工具切割到透 明胶带处则上下模自动分离。（4）制作型框和固定原型。母模在模箱中的安置首 先需考虑模具成型中不应移位，其次模具成型后要有足 够的强度，母模的每边距模箱约保持1525m m（视母 模结构大小而定）。（5）硅橡胶模浇料的制备。硅橡胶模采用双组份室 温硫化硅橡胶，其 A 组份由含羟基的硅橡胶生胶与填充 剂、交联剂混合而成；B组份为固化剂，故化剂为淡黄 色半透明液体。分别按一定的比例计量 A、 B 两组份， 本文按重量比（A： B）为100： 2。先将A组份放入一混 合器中，再将称量好的 B 组份逐步加入，充分搅拌混 合 A、 B 组份，混合搅拌时为尽量减少空气的混入，搅 拌速度需要很慢。（6）硅橡胶模浇注。硅橡胶模浇注的基本原则是： 浇注期间应尽量减少空气的混入。因此，我们将硅
