光固化快速成型实验指导书

1、光固化快速成型实验指导书实验目的快速成型（RapidPrototyping）技术是20世纪80年代后期发展起来的一种新型制造技术，是近20年制造技术领域的一次重大突破。通过实验使学生对快速成型技术的成型过程有较生动的理解，以及了解快速成型技术的应用。实验仪器与设备（1）UG、3DMAX、CATIA、SOLIDWORKS等三维造型软件。（2）数据处理部分主要使用光固化快速成形系统数据准备软件RpData对三维模型进行加支架、分层；（3）采用的SLA成型设备是西交大SLA（XJRP）激光快速成型机，型号为SPS450B，如图2-2；它采用高精密聚焦系统，在整个工作面上光斑直径0.15mm，采用伺服

2、电机、精密丝杠组成闭环控制系统，使Z向升降台重复定位精度达到土0.05mm；采用超高速扫描器，激光扫描速度可达到8m/s，制作速度可达到60g/h，特别适合于企业及激光快速成型服务中心。SPS系列激光快速成型机成型效率高，适宜汽车等大型物件成型。其技术参数如下表3-1。表3-1SLA技术参数激光扫描速度8m/s激光光斑直径0.2成型体积450*450*350(mm)加工精度0.1mm(L100mm)加工层厚0.05-0.3mm最大成型速度60g/h设备体积1665*1095*1930(mm)数据接口STL3kw图3-2激光快速成型机实验原理光敏树脂液相固化成型(SLAStereolithogr

3、aphyApparatus)光敏树脂液相固化成形又称光固化立体造型或立体光刻。其工作原理如下图所示。由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描液态光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一段精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一个零件实体模型。激光立体造型制造精度目前可达土0.1mm，主要用作为产品提供样品和实验模型。图3-3光固化原理实验内容与步骤4.1三维模型制作用CAXA、UG、等三维造型软件制作任意加

4、工零件。制作完成后保存成STL文件。4.2数据处理将STL文件导入光固化快速成形系统数据准备软件RpData对三维模型进行加支架、分层。添加支撑操作。如图4-8。因为在成型过程中，由于未被激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件界面上的孤立轮廓和悬臂轮廓定位。因此必须设计一些细柱状或肋状支撑结构，并在成型过程中制作这些支撑结构，以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。为了成型完毕后能方便地从工作台取下工件，而不使工件损坏，在工件的底部也应设计和制作支撑结构。所加支撑的主要类型有：点支撑，线支撑，网支撑，块支撑，轮廓支撑，三角支撑，整体支撑等。图4-8添加支撑2

5、）分层操作。如图4-9。图4-9分层4.3加工成形制件主要操作步骤如下：（1）打开总电源开关（在成型机后板上），控制面板上总电源指示灯ON。（2）按下【电源ON】按钮，电源指示灯ON。（3）按下【加热】按钮，加热指示灯ON,即开始给树脂加热，温度控制仪开始控制树脂加热。树脂温度上升32C时，可以开始制作零件。加热过程大约需要一小时（如若工作间隔不长，可不必关断加热及电源，免去长时间的加热等待）。（5）旋转【激光】开关至ON位置，即打开激光器电源。（6）打开计算机，启动WINDOWS98/WINDOWS2000。（7）按下【伺服】按钮，伺服指示灯ON,即给伺服系统加上电源。（8）打开RpBuil

6、d控制程序，加载待加工零件的*.PMR或*.SLC文件。（9）加载或设定制作工艺参数。（10）调整托板位置，使之略高于液面（0.3mm左右）；若继续制作上次中断的零件，则不要移动托板。（11）点击开始从新制作后，计算机会提示是否自动关闭激光器（若连续制作，选择“否”，若考虑其它，选择“是”），选择后进入自动制作过程。制作完成后，屏幕出现“RP项目制作完成提示。将托板升出液面，取出制件，将托板清理干净。清理过程中，可以按下【照明】按钮，使用照明。继续制作其他项目，则重复步骤712。关闭激光器时，旋转【激光】开关至OFF位置,即关掉激光电源(注意关闭激光器之前，不应关闭伺服及RpBuild控制程序

7、)。(17)若长时间不使用机器，则应关闭各电源开关，最后关闭总电源。实验报告要求写明实验的目的阐明光固化成型的工作原理提出对所做实验的改进想法6.思考题振镜系统与伺服系统在实际二维轮廓的制造过程中的差异？对非对称结构的3维模型如何分层？SPS450B液位控制系统有什么用？振镜系统是将激光束入射到两反射镜(振镜)上，用计算机控制反射镜的反射角度，这两个反射镜可分别沿X、Y轴扫描，从而达到激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动，从而在材料表面上留下永久的标记。伺服系统则是接受来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确。对于三维CAD模型，分层处理就是把模型分割成等间距的平面层，所切割的封闭轮廓线就是零件的每一层边界线。分层处理包括计算切割平面与零件集合模型的交线。对STL模型就是要计算出分割平面与许多小三角平面之间的交线，所形成的轮廓线则是由这一系列线段集来表示的。对数据处理后得到二维轮廓上的系列点，再经过轮廓追踪得到封闭曲线。光固化成型采用堆织成型原理，通过紫外激光照