基于光固化快速成型技术的产品开发与研究

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1、基于光固化快速成型技术的产品开发与研究2010年第7><3<3期NO4>>.<3<3>.2010（总第168期）（CumulativetyNO>.168）基于光固化快速成型技术的产品开发与研究王　丞，郑冬喜（九江学院机械与材料工程学院，江西九江<3<32005）摘要：文章介绍了快速成型技术的基本概念，阐述了光固化快树脂，然后就可进行下一层的扫描加工。新固化的一层牢固速成型技术的工作原理，通过叶轮产品的制作得到了利用快地粘在前一层上，如此反复直到整个原型制造完毕。速成型技术设计和制作复杂体的一般工艺方法。光固法的特点是精度高(±0>.1m

2、m)、表面质量好、原材料关键词：快速成型技术；光固化；叶轮产品；复杂体的利用率将近100%，能制造形状特别复杂(如空心零件)、中图分类号：TN249　　　　　　文献标识码：A特别精细(如手饰、工艺品等)的零件，尤其适宜壳形零件制文章编号：1009-2<374（2010）<3<3-0020-02造。缺点是成型材料较脆，加工零件时需制做支撑；此外，材料在固化过程中伴随有收缩，可能导致零件变形。快速成型技术(RapidPrototyping，简称RP)，又称快速2　产品快速成型开发原型技术，是当今世界上飞速发展的制造技术之一。它是机械工程、C

3、AD、数控技术、激光技术及材料科学技术的综合应2>.1　产品成型流程用，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定选用在船舶与风扇制造业中常见的叶轮模型来制作，成功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速型机选用CPS<350紫外光快速成型机。CPS<350成型机是利评估，修改及功能试验，大大缩短产品的研制周期，是近年来用计算机控制紫外光扫描器的运动实现紫外光的二维扫描，制造技术领域中最热门的研究课题之一。与传统的去除成型伺服电机驱动丝杠传动实现工作台的升降，制作过程全自动化，控制程序为windows操作环境，功能强

4、大，界面友好。(如车、削、刨、磨)，拼合成型(如焊接)，或受迫成型(如铸、锻，粉末冶金)等加工方法相比，快速成型技术制作产品具有周叶轮模型制作流程图如图2所示，主要包括在数据准备期短、成本低等诸多方面的优势。软件中的产品数据准备和处理以及在成型监控软件中的产品制作参数选择和产品制作监控。1　光固化快速成型技术从1987年世界上第一台快速成型机问世以来，快速成型技术的工艺方法已有十余种，目前成熟的有光固法(SL)、叠层法(LOM)、激光选区烧结法(SLS)、熔融沉积法(FDM)、掩模固化法(SGC)、三维印刷法(TDP)、喷粒法(BPM)

5、等。图2叶轮产品制作流程图2>.2　产品数据准备运用UG作为叶轮模型设计的绘图软件。在模型设计完成后，利用UG文件菜单里导出项的功能，导出模型STL格式的文件。在相应的设计软件输出成STL文件后通过USB接口将该文件导入到成型数据准备软件中。数据处理流程图如图<3所示：图1光固法快速成型技术原理图光固法是最早商品化、市场占有率最高的RP技术。光固法的基本原理如图1所示。它以光敏树脂为原料，计算机控制紫外激光按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐行扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层，一层固化完毕后，工

6、作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态图<3数据处理流程图-20-?????3???利用CPS<350紫外光快速成型机进行产品加工，首先需要在绘图软件中完成对产品的三维数据的设计和完善。打开数据准备软件(CPS4>.2)，先导入三维STL文件，对其进行相应的布置。在定向菜单下设定好模型的布置方向，即选择好加工方向，再对模型进行分层。随后，应对模型数据进行轮廓检查与编辑，去除病态轮廓线等，使数据准备软件能够成功输出监控文件。在制作叶轮模型时，考虑到其脚部底面不是很平整，若直接用系统自动生成支撑，会遇到支撑过小

7、，无法起到防止翘曲的作用的问题，所以选择手绘支撑，在遵循加支撑原则的情况下，根据不同的高度来设计。完成前面的工作之后即可输出监控*pmr文件。数据准备软件中叶轮数据处理如图4所示：图6叶轮实物模型<3　结语运用UG制图软件设计叶轮三维数据模型，导出数据成stl格式文件，通过数据准备系统(CPS4>.2)对小金人模型进行分层、加载支撑等处理后，导入快速成型机加工控制软件(RpBuild)中进行加工，再通过后处理获得了叶轮产品，得到了利用快速成型技术设计和制作复杂体的一般工艺方法。通过光固化成型技术，虽然获得了叶轮产品，但也发现该技术还存在

8、不太成熟的地方，在设计过程发现制作精度不是很高，特别是当模型缩放至较小的情况下。此外，数据准备软图4件与加工监控软件的衔接不是很紧密，在数据准备软件确认叶轮数据处理2>.<3　产品制作实现无误的轮廓线在加工