建构RP制件误差补偿体系的研究论文

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1、建构RP制件误差补偿体系的研究第一章绪论1.1引言当今时代，制造业市场需求不断向多样化、高质量、高性能、低成本、高科技的方向发展，一方面表现为消费者兴趣的短时效和消费者需求日益主体化、个性化和多元化；另一方面则是区域性、国际市场壁垒的淡化或打破，要求制造业的厂商必须着眼于全球市场的激烈竞争。因此快速地将多样化、性能好的产品推向市场成为了制造业厂商把握市场先机的关键，由此导致了制造价值观从面向产品到面向顾客的重定位，制造战略重点从成本与质量到时间与响应的转移，也就是各国致力于CIMS（ComputerIntegratedManufactureSystem）、并行

2、工程、敏捷制造等现代制造模式的研究与实践的原因。快速成型(RapidPrototyping)技术正是在这种时代的需求下应运而生的，是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术等基础上集成发展起来的一项先进制造技术，对促进企业产品创新、缩短开发周期、降低开发成本、提高产品竞争力有积极推动作用，例如RP技术的应用使从设计到实际投产开发时间减少了60%，甚至90%[]。它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。由传统的“去除法”到今天的“增长法”，由有模制造到无模制

3、造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。自出现以来，快速成型技术就以其全新的制造思想、迅速的产品制造速度、灵活多变的产品模型，受到学术界和制造业的极大关注。快速成型技术由于适应了现代先进制造技术的发展需求，发展十分迅猛，在发达国家已经成为一个新产业分支和先进制造技术的一门支柱产业。随着制造工艺和材料科学的发展，RP技术快捷的技术优势将会越来越明显，其应用的领域也将越来越广泛[]。快速成型产品的研发速度是RP技术的优势之一，是推动RP技术发展的重要动力。但是，目前快速成型制件的精度还不能令人满意，成为制约RP技术发展的重要因素。因而探索提高RP制件精度的有效

4、方法，是快速成型领域尚待进一步研究和开发的重要课题。1.2快速成型技术概述1.2.1RP系统的基本工作原理不同种类的快速成型系统因所用成型材料不同，成型原理和系统特点也各有不同。但其基本工作原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加”，类似于数学上的积分过程。形象地比喻：快速成型系统相当于一台“立体打印机”。将一个复杂的三维物理实体离散成一系列二维层片的加工，是一种降维制造的思想，大大降低了加工难度，并且成形过程的难度与待成形的物理实体的形状和结构的复杂程度无关。如图1.1所示： （1）二维打印　　　　   （2）三维成型图1.1   RP基本工作原理1.2.

5、2RP系统的成型机理快速成型技术采用离散/堆积成型原理，首先由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面模型或实体模型；然后根据不同的工艺要，按一定的规则离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层或切片），把三维数字模型变成一系列厚度很薄的二维层片模型；再根据每个层片的轮廓信息进行工艺规划，选择合适的加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机（数控机床）接受指令控制激光器（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

6、和特定形状的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一个三维物理实体。实际上就是基于“生长”或“添加”材料原理一层一层地离散叠加，从底到顶完成零件的制作过程。组合过程单层片加工层片叠加原型零件材料叠加CAD模型切片层片信息处理路径规划模型离散计算机中信息处理分解过程成形机中堆积成形图1.2RP技术的基本原理1.2.3快速成型技术的分类自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成型机以来，到现在已经有十几种不同的成型系统，其中比较典型的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。（1）光固化快速成型工艺（SLA）的成型机理光固化快速成型工艺（Ste

7、reolithographyApparatus，SLA）的成型原理如图1-2所示。它以主液槽中的光敏树脂为原料，在计算机控制下，使特定波长的激光按零件各分层截面数据对液态光敏树脂表面逐点扫描，聚集光斑扫描处的液态树脂吸收能量，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，从而形成制件的一个截面轮廓薄层；成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，一层固化完毕后，工作台下降一层高度，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化；然后刮板将粘度较大的树脂液面刮平，进行下一层的扫描固化，新固化的一层牢固地粘结在前一层上；如此重复，

8、依次逐层堆积直到整个零原件型制作完毕。