开放性实验

快 速 成 型 制 造 技 术

    

  实

验报

告 

班级： 

学号：

               姓名：

指导教师：

    

一：快速成型介绍

    快速原理制造技术，又叫快速成型技术，（简称RP技术）；

英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTURING，简称RPM。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"， 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。

RP系统的基本工作原理

RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下： SLA（光固化成型法）快速成形系统的原理  

 

SLA

"Stereo lithography Appearance"的缩写,即立体光固化成型法.

　　用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.

　　SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理如图所示。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过 数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面 ， 使表面特定区域内的一层树脂固化后， 当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后 升降台下降一定距离 ， 固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

　　SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

　　3D Systems 推出的Viper Pro SLA system

　　SLA 的优势

　　1. 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验.

　　2. 由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具.

　　3.可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具.

　　4. 使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本.

　　5. 为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核.

　　6. 可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化.

　　

SLA 的缺憾

　　1. SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高.

　　2. SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻.

　　3. 成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存.

　　4. 预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高.

　　5. 软件系统操作复杂,入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉.

　　6. 立体光固化成型技术被单一公司所垄断.

　　SLA 的发展趋势与前景

立体光固化成型法的的发展趋势是高速化,节能环保与微型化. 不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为.

                                                                    二、实验目的

1、了解HPR—ⅡB薄材叠层快速成型机的主要结构，各种部件名称、作用。

2、掌握CO?激光器切割的工作原理，了解快速成型机的激光路径。

3、掌握快速成型机的工作原理，操作方法和步骤。

三、实验原理及设备

原理：依据计算机构成的产品三维设计模型对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓，按照这种轮廓，激光束选择性的切割一层层纸，形成界面轮廓，并逐步叠加成三维产品。

设备：HPR—ⅡB型快速成型机     

           热熔树脂涂覆纸

四、实验步骤

1、熟悉HPR—ⅡB型快速成型机的系统组成和结构。

2、接通电源、启动计算机、运行HPR2004程序。

在【制造】下拉菜单中点击【打开强电】，设备强电启动，同时制冷器开始制冷。然后点击【制造】下拉菜单【打开加热器】，加热器开始加热升温，设置加热参数。

3、将准备加工的STL文件调入计算机中。

4、对图形做预处理。

5、设置加工参数。

6、机床各轴坐标回零。

7、自动制造实体模型。

8、模型做完后，系统自动停机。

9、点击【制造】下拉菜单【关闭加热器】和【关闭强电】。

10、待模型冷却后，方可从工作台上取下。并做好设备清洁工作。

11、用专门用工具小心去掉废料、上胶、打磨、喷色，模型即可全部制作完成。

五、制造过程

开始建立基底

工件出现部分轮廓

工件基本完成

工件切割完成，开始去除废料

工件出现大致轮廓

进行 上胶、打磨等工作

成品展示

六、实验体会：

   开放性实验在今天结题了，看着做出的成品，内心无比的充实，我们从零到一的起步就这样算是成功的完成了。不敢说我们的实验成果对学习的贡献有多大，但是我们一直以来的努力交错着实验的成就感充实着我们。

 实验取得了预期的成果，得到了与图纸相同的模型，这个成果在很大程度上得益于实验的规范性。回头看我们的实验过程，我们曾连续作战到傍晚做守候在机器旁边，我们曾在中午休息时间到实验室准备实验材料，但充分调动自己的能动性，在能在实验面前找到合适的改进方案，方法总会有的，另外，学习总会有从不熟悉到熟悉的过程。

总的来说，快速成型的实验过程还是很艰苦的，做好每一步的工作关系到全局，如果稍有不慎断了纸，则有全盘皆输的可能，我们在干净机床上操作的时候每时每刻都不能马虎进行，一切失误操作都不允许发生，否则就可能面临重新来过的绝境。实验的成果已经出来了，我想，认真做好这个开放性实验对自己的实验能力，查阅资料的能力，沟通能力和应变能力都有很大的提高。

 

第二篇：快速成型实验报告

快速成型制造技术实验报告

快速成型制造技术实验报告

一、实验目的

1了解激光器的工作原理及其运行特点。

2了解高功率横流CO2激光成套设备的工作流程以及设备的组成。

二、实验仪器

DL-HL-TX型CO2激光器 DL-LX型冷水机组 DL-LPM多功

能数控加工机床

三、设备组成及技术指标

DL-HL-TX型CO2激光器

DL-HL-TX000 型系列横流高压直流电激励千瓦级连续CO2激光

器是一种大功率工业用气体激光器。该系列激光器采用高压直流横向电激励、工作气体横向快速流动、多针－平板的电极结构，以获得大体积、均匀稳定的辉光放电，通过自动充排气系统补充气体，排出废气，实现了激光气输出大功率、长时间连续稳定运转。

该系列激光器采用机电一体化结构，具有性能稳定、一机多用、运行可靠、结构紧凑、操作和维护方便、外形美观、控制功能等特点。其输出光束为多模或低阶模，能量分布均匀、稳定。作为一种精密可控、高能量密度集中的热源，可对金属表面进行多种强化处理。 DL-LX型冷水机组。

本机组是为大功率激光排热设计的制冷换热设备。它提供激光器的冷却循环水。温度在5℃－30℃间可任意选择，其数值采用数字显

示，它另外提供激光器一路环温水系，其温度根据用户需要调节，使观察镜面不致结露而影响效果。

为满足激光器的清洁要求，本机组的水箱、水泵均采用全不锈钢，管接头采用铜、塑料，管路采用不锈钢管或塑料软管。

DL-LPM多功能数控加工机床

1 可以根据用户要求，进行个性化设计。

2 该型加工机由加工机本体及德国西门子SINUMERIK 802D型数控系统组成，具有工作稳定可靠，维护方便。在加工中主要运动由光头完成，工件仅做转动，可完成平面、曲面工件加工，且由于聚焦光头可作手动转动，对复杂的曲面也有一定的加工能力。

3 送粉装置

此套装置为选配装置，主要适用于对轴类和平面类工作做熔覆修复时补充粉末用，该装置送粉量均匀，转速平稳，保证加工中的成型及熔覆质量。

4数控系统

数控系统采用德国西门子SINUMERIK 802D控制系统及交流伺服设备。驱动系统由3个SIMODRIVE611UE控制模块及6个IFK6系列伺服电机组成。

5 控制台集成了激光发生器、数控机床、送粉器的操作及参数观测。机床操作部分由SINUMERIK 802D系统的PCU和机床控制键盘构成：PCU配备的显示屏为彩色TFT液晶显示屏，具有长寿命的背景光源；PCU无键盘、无须电池保护数据，允许更宽的供电容差以及

更高的防护等级，确保了系统的高可靠性。机床控制键盘配备了功能按钮和手摇脉冲发生器。

四、操作步骤

1开冷水机组。

2开激光器。

3开加工机。

4装工件，并注意保证工件轴线水平。

5根据工件加工要求，对工件表面进行相应的预处理。

6根据加工表面的形状进行编程，并空运行一次，看轨迹是否正确。 7根据加工工艺要求调整各项参数，使之满足要求，进行加工。