SLS快速成形系统扫描路径的优化.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具》2013年增刊1SLS快速成形系统扫描路径的优化李日华，周惠群，刘欢(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：简要分析了SLS成形过程中误差产生的原因和影响加工效率的因素，总结了现有SLS扫描路径规划的方法。在此基础上提出了一种着重于提高加工精度的路径规划方法，该方法加工精度高，收缩变形小，算法易实现。关键词：快速成形；SLS；扫描方式；分区偏置中图分类号：TG66文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)S1—0047—05Optimizati

2、onoftheScanningPathinSLSRPSystemLiRihua，ZhouHuiqun，LiuHuan(NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：ThispaperbrieflyanalyzedthecausesofdeviationandthefactorthateffecttheworkingefficiencyintheSLSprocess，andtheexistingmethodsofthescanningpathpl

3、anningintheSLSpro—cessaresummarized．Thispaperpresentsamodifiedmethodthatfocusonimprovingthemachiningprecision．Usingthismethodcangetahighermachiningprecision，asmallershrinkagedeformation，andthealgorithmiseasiertobeimplemented．Keywords：RP；SLS；scanningmode；sub—region

4、aloffset在选择性激光烧结(SLS)技术中，零件是靠激引起的误差。其中，收缩是SLS成形误差的主要来光束逐层扫描粉末材料固化成形的。在由点到线、源。由线到面、由二维到三维的逐层积累过程中，扫描系成形件收缩主要有温致收缩、结晶收缩和烧结统要做大量的扫描工作，合理规划扫描路径对提高收缩：烧结成形效率具有重要意义。另外，成形过程中的(1)温致收缩。零件加工完成后，成形件从工收缩、翘曲变形等严重影响成形件的形状和尺寸精作温度降至室温的过程中产生的收缩现象为整体收度⋯。因此，如何尽可能减小成形过程中的变形，也缩，其幅度主要与材

5、料收缩率有关，对翘曲变形影响是规划扫描路径过程中必须考虑的问题。较小。(2)结晶收缩。由于材料中的分子链结构发生1SLS加工的误差分析和效率分析变化而引起的收缩，主要与材料的结晶程度和晶体1．1误差分析与非晶体的密度差别有关，其主要影响因素是材料SLS成形件的误差一般由三方面组成，即机械结晶度。系统误差、CAD模型误差、加工工艺误差。机械系(3)烧结收缩。粉末烧结加工中普遍存在的一统误差主要是激光扫描的误差，它取决于系统的定种收缩现象，是由烧结过程中粉末的空隙率不断减位精度；CAD模型误差指CAD模型对实际模型的小造成的。

6、在SLS加工过程中，材料成形温度常逼近误差；加工工艺误差包括切片误差和成形收缩超过材料的熔融温度，烧结层从熔融态变为固态经历的温差很大，因此收缩也很严重。收稿日期：2013—01—18SLS制件的烧结收缩主要由材料收缩率和激第一作者简介：李日华，男，1986年生，硕士研究生。光扫描方式决定。第一层烧结完成后，若只考虑长一47～《电加工与模具》2013年增刊1设计·研究度方向的收缩变形，其收缩量为A=L·，L为模目前，国内外生产的SLS快速成形系统几乎都型标准长度，，为收缩后的实际长度。第二层烧结采用三维振镜扫描动态聚焦系统

7、]，它用两个偏振过程中，其下表面与第一层上表面粘结，故其收缩受镜来控制扫描线的扫描位置。与扫描路径密切相关到第一层上表面的约束，第二层上下表面收缩情况的参数主要有以下几个：不相同。两表面收缩后产生长度差，导致发生弯曲(1)扫描矢量——激光在工作场中扫描的小段变形(图1)。直线。此过程中振镜偏振，激光开启。(2)空跳矢量——两个扫描矢量间不需烧结时必须有一个空跳。此过程中振镜偏振，激光关闭。(3)激光开关延时——产生激光的电脉冲对指令的时间延时，其大小与扫描速度相关联。激光开图1收缩变形几何模型关延时在每个扫描矢量中都存在，

8、不论该矢量的起假设第一、第二层的厚度分别为t、t：，第一层始点是否有抬笔或落笔指令。上、下表面长度分别为L、L，第二层上、下表面(4)空跳延时——通常在空跳矢量的末端，延长度为L、L：，零件翘曲模型见图2。时一般较大。(5)笔扫描延时——把一系列可首位相连的扫描矢量称为一笔。笔扫描延时是指扫描一笔的矢量