基于木粉的快速原型件工艺及数控扫描路径规划的研究

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1、万方数据东北林业大学硕士学位论文1．1．2快速成型技术的特点RP技术采用材料累加法的制造新概念取代了传统制造的材料去除法或变形法成型，可以直接将CAD数据在计算机控制下，将材料快速成型为三维实体模型。RP技术在制造业、工业设计、文化艺术、建筑工程及医疗卫生等领域有着广阔的应用前景，迅速成为制造领域的研究热点，并已经成为企业新产品设计、开发、生产的有效手段。快速成型之所以得到如此广泛的应用是因为它具有如下特点：(1)快速性通过RPM系统几乎可以与所有的CAD造型系统无缝连接，从CAD模型到完成原型制作通常只需几小

2、时到几十小时，可实现产品开发的快速闭环反馈。(萄高度柔性RP系统是真正的数字化制造系统，它取消了工装夹具，系统不作任何改变和调整即可完成不同类型的零件的加工制作，特别适合新品开发或单件小批量生产。(3)与复杂程度无关性零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关，而只与其净体积有关。(4)高度集成化RP用重复的三维扫描成型复杂的三维零件，避免了数控加工的复杂编程步骤。从根本上克服了CAD／CAM集成时，CAPP这一瓶颈问题，从而实现高度自动化和程序化。(5)材料的广泛性RP技术可以制造树脂类、塑料类原型，．还

3、可以制造出纸、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷材料的原型。在某些工艺中，还可以从液体中乃至气体中直接生成固体原型，使材料的制备和原型的加工统一起来。因此该技术可以广泛的应用于各种材料的成型中。1。1．3快速成型制造工艺到目前为止，已有十几种不同的成型方法和工艺[21，其中比较流行的工艺有：(1)立体光造型(SLA，Stereo—LithographyApparatus)将激光(或紫外光)聚焦到相应光固化液态材料(如光固化树脂)表面，令其有规律地固化，由点到线，到面，完成一个层面的建造；而后升降平台，移动一个层

4、片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一个层，由此层层迭加，成为一个三维实件。(2)分层实体制造(LOM，LaminatedObjectManufacture)它采用激光或刀具对箔材进行切割而获得一个层面。具体的说，首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状。通过升降平台的移动和箔材的送给，可以切割出新的层片，并将其与原有的层片粘接在一起，这样层层迭加后得到一个块状物；最后将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。这里所说的箔材可以是涂覆纸(涂有粘接剂覆层的纸)，涂覆陶

5、瓷箔、金属箔或其他材质基的万方数据1绪论箔材。(3)选择性激光烧结(sks，SelectiveLaserSintering)对于由粉末铺成的有很好密实度和平整度的层面，在激光有选择地直接或间接照射下，粉末熔化或粘接，形成一个层片。然后再铺粉压实，用激光照射使粉层熔结或粘接成另一个层片，并与原层面熔结或粘接。如此层层迭加为一个三维实体。(4)熔融沉积制造(FOM，FusedDepositionModeling)将热熔性材料O姬S、尼龙或蜡)通过加热器熔化，挤压喷出并堆积～个层面，然后将第二个层面用同样的方法建造出

6、，并与前一个层面熔结在一起，如此层层堆积而获得一个三维实体。(5)三维喷涂粘结(3DPG，ThregDimensionalPrintingandGluing)三维喷涂粘结类似于喷墨打印机，首先铺粉或铺基底薄层(如纸张)，利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在预先铺好的粉层或薄层上特定区域，逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状制件。也可以直接逐层喷涂陶瓷或其他材料粉浆，硬化后得到所需形状的制件。(6)焊接成型(WeldingForming)采用现有的各种成熟的焊接技术、焊接设备及工艺方法，用逐层堆焊的方法制造出全部由

7、焊缝金属组成的零件，也称熔化成型或全焊缝金属零件制造技术。∽数码累积成型(Dignal-BrickLaying)数码累积成型也称喷粒堆积，是指用计算机分割三维造型体而得到空间一系列一定尺寸的有序点阵，借助三维制造系统按指定路径在相应的位置喷出可迅速凝固的流体或布置固体单元，逐点、线、面完成粘结并进行处理后完成原型制造。(8)其他工艺除了立体光刻成型、叠层实体制造、选择性激光烧结和熔融沉积造型等最为成熟的·技术外，还有许多技术已经实用化，如光掩膜法(SolidGroundCuring，SGC，也称光。刻1、直接壳

8、法(DirectShellProductionCasting，DSPC)、直接烧结技术、热致聚合、全息干涉制造、模型熔、弹道微粒制造光束干涉固化等。1．2快速成型技术的研究热点目前，快速成型技术研究的热点集中表现在如下几个方面【1J12j：(1)快速成型制造工艺的改造和创新目前已经存在的快速成型的制造工艺方法主要有sLA、FDM、SLS、LOM。这些工艺方法都基于一个共同的成型原理，即