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1、第38卷第1期西安交通大学学报Vol.38№12004年1月JOURNALOFXI′ANJIAOTONGUNIVERSITYJan.2004基于STL模型的抽壳方法研究张征宇,洪军,丁玉成,许瑞杰,张敏华(西安交通大学机械工程学院,710049,西安)摘要:针对快速原型制造(RPM)和熔模铸造中对壳体原型的需求,提出了一种对零件的STL(STere-oLithography)模型进行抽壳的新方法,将零件的STL模型的抽壳过程分解为沿Z坐标轴的偏置和切层轮廓区域偏置,并通过对偏置后的切层轮廓所围成的多边形进行布尔运算,得到了切层
2、后零件的壳体STL模型.由于克服了STL模型三维偏置所面临的困难,因此特别适合对具有复杂曲面零件的STL模型进行抽壳.工程实例表明,该方法缩短了原型制作时间,降低了制作成本,具有实用价值和良好的市场前景.关键词:快速成型;STL模型;抽壳中图分类号:TH161.5文献标识码:A文章编号:0253-987X(2004)01-0035-04HollowingProcessforStereoLithographyModelZhangZhengyu,HongJun,DingYucheng,XuRuijie,ZhangMinghua(S
3、choolofMechanicalEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049,China)Abstract:AnewhollowingprocessofaSTLmodelwaspresentedtomeetthedemandsforhollowedprototypesincastingandrapidprototypemanufacturing.Toeliminatethedifficultyindirectlythree-dimensional(3D)off-setting
4、ofaSTLmodel,thehollowingoperationisdividedintotheoffsettingalongtheZ-axisandcross-sectionalcontouroffsetting,anditimplementstheBooleanoperationsonthepolygonsmadebytheoffsetcontoursofcross-sectionalcontourstoproduceathin-shellslicedSTLmodel.Thishollowingoperationises
5、peciallysuitabletohollowtheSTLmodelsgeneratedfromthepartswithfree-formsurfaces.Thismethodhasbeenverifiedbypracticalcases,whichhaveshowedthatitcanobviouslyreduceprototype'sbuildingtimeandcost,andthere-forecouldbeusefulinpractice.Keywords:rapidprototyping;STLmodel;hol
6、lowing在快速原型制造中,由于每一层上的轮廓区域场前景.扫描非常消耗时间,所以如果壳体原型能够满足设1原型抽壳方法计的强度要求,就应对STL模型进行抽壳,这样可减少原型的制作体积和制作时间,且节约材料.另目前,采用的原型抽壳方法有:①空间枚举法;外,在熔模铸造中,广泛采用RP(RapidPrototyping)②构造实体几何表示(CSG)和边界表示(B-Rep)模原型来代替传统的蜡模进行铸造,即在RP原型表型的偏置方法;③STL模型的偏置方法;④线偏置[2]面上包裹耐火材料,直接焙烧使原型材料烧蚀气化方法.Chiu等人将S
7、TL模型的射线表示和三维像以得到铸壳,用于金属零件的烧铸成型.为提高铸件素作一维布尔运算来实现抽壳,但该方法会使壳体[3]的质量,不仅要采用燃烧充分、发气量小的光固树脂内部形成明显台阶.当零件的CAD模型转化为材料,而且将树脂铸模原型做成壳体结构,以免烧铸STL模型后,基于CSG和B-Rep模型的抽壳方法都[1][3]时出现胀壳现象.因此,壳体原型具有良好的市将无效.鉴于直接从测量数据产生STL模型可收稿日期:2003-04-28.作者简介:张征宇(1971～),男,博士生;丁玉成,男,教授,博士生导师.基金项目:国家“八六三
8、”计划资助项目(2002AA414110,2002AA414060);上海市重点科技攻关项目(021111126).36西安交通大学学报第38卷[4～6]以减少建模的时间和错误,所以需要对STL式中:HZmax、HZmin为Hi在Z坐标轴上的最大和最9模型抽壳.如图1a所示,
