虚拟快速原型系统的研究与开发

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1、河北工业大学硕士学位论文虚拟快速原型系统的研究与开发姓名：侯红叶申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：徐安平20050201河北工业大学硕士学位论文虚拟快速原型系统的研究与开发摘要快速原型(RapidPrototyping，简称RP)技术是由CAD模型驱动的逐层堆叠制造三维物理实体的～类制造技术的总称。它无须任何I／模具即可快速制造出任意复杂形状的三维实体，因此近年来已成为先进制造领域中的一项支柱技术。然而，昂贵的设备价格、有限的功能和成形精度，不同程度地制约着RP技术的推广普及。在众多的成形精度影响因素中，工艺参数的选择显得尤为重要。通常的做法

2、是：为了获得满意的制件，需要反复调整工艺参数，既费时成本又高。针对上述问题，本文以选区激光烧结(SelectiveLaserSintering，简称SLS)工艺为研究对象，对虚拟快速原型系统实现过程中的各种关键技术进行了研究，并取得如下研究成果：(1)参照国产AFS-320型SLS快速成形机，运用VRML和三维造型软件EDSUGNX2．0建立了虚拟快速成形机实体模型，并对模型材质、背景和光照进行了处理。在此基础上，运用VRML的Script节点和外部编程接口EAI，成功地实现了Java编程对VRML场景的交互控制。(2)通过JavaApplet编程建立了层片文

3、件读入、NC代码生成、成形过程仿真和工件显示模块，完成了数据的提取、处理和传递过程，实现了面向NC文件的成形过程仿真以及工件虚拟原型的可视化功能。(3)建立了成形过程评估模型，提出了一种基于二维区域角度划分的工件体积精确计算方法，克服了以往整体包容盒体积算法的不足。运用该模型，可对成形过程及制件质量相关指标进行预测，进而为用户最终选择合理的加工参数提供依据。(4)开发了虚拟快速原型系统——VRPS．I，并实现了与已开发的RP应用软件系统的集成。运用该系统，用户既可直观地观察动态成形的全过程，也可在实际成形前预览制件的虚拟原型并对成形过程进行评估，以便事先发现潜

4、在问题，合理选择成形工艺参数。本课题的研究，对预测和优化成形过程参数、提高制件质量和生产效率、降低制件成本具有重要的理论意义和工程应用价值，同时也为快速原型技术的远程工程教育提供了一条可行的途径。关键词：快速原型，SLS，VRML，Java，成形过程仿真，成形过程评估虚拟快速原型系统的研究与开发RESEARCHANDDEVELoPMENToFVIRTUALRAPIDPRoToTYPlNGSYSTEMABSTRACTRapidPrototyping(RP)referstoagroupoftechniquesusedtoquicklyfabricateascale

5、modelofapartorassemblyusingthree—dimensionalcomputeraideddesign(CAD)datalayerbylayer．ItCallproduceanycomplicatedpartwithoutneedforfixtureormould；therefore，ithasbecomeasupporttechnologyofthemodemadvancedmanufacturingtechniques．However,thespreadanddevelopmentofRPtechniquesarehinderedt

6、osomeextentbylimitedfunctionandexpensivecostofequipmentandlowaccuracyofprototypepart．Amongthevariousinfluentialfactors，actuallyitismostimportanttochooseappropriateprocessparametersforoptimalfabricationofaprototype，whichisatrial—and-errorbasisandisbothtime—consumingandverycostly．Aimi

7、ngattheseproblemsabove，thisthesisfocusesontheSelectiveLaserSintering(SLS)technology,dealswiththevariouskeyproblemsduringtherealizationprocessofvirtualrapidprototypingsystem．Thecontributionsmaybesummarizedasfollows：(1)ModelsavirRlalSLS—basedprototypingmachineaccordingtomodelAFS-320by

8、usingVRMLandEDSUGNX