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开题报告
课题介绍
不同于传统加工的材料去除法或变形成形法,快速成形法制造的零件是采
用增材法制成的一次成形件。从成形角度来看,任何零件均可看作是由无
数个空间薄片叠成的三维几何体,薄片的形状就是几何体的截面形状。如
果能够将这些薄片逐片制作出来,然后依次将它们逐层粘合在一起,最终
即可得到期望的零件。这就是快速成形技术的基本原理。因此,快速成形
就是将三维零件的制造问题转化为两维面片的制作,从而使三维复杂实体
,快速成形加工系统与传统的数
控机床有着极大的相似,两者都可以直接接受采用 CAD 工具设计零件文
件,加工系统普遍采用直角坐标系,如 X,Y, Z 坐标轴等等。快速成形加
工系统与数控机床的最直观差别在于,前者通常使用激光而不是刀具来实
现对零件的加工。快速成形制造系统的原型制作过程都是在 CAD 模型的
直接驱动下进行的,因此有人将快速原型制造过程称之为数字化成形。
CAD 模型在原型的整个制作过程中相当于产品在传统加工流程中的图
纸,它为原型的制作过程提供数字信息。目前国际上商用的造型软件如
Pro/E, UGII, SolidEdge 等都有多种数据接口,一般都提供了直接能够由快
速原型制造系统中切片软件识别的 STL 数据格式,而 STL 数据文件是将
三维实体的表面三角形化,并将其顶点信息和法矢有序排列起来而生成的
一种二进制或 ASCII 文件。随着快速成形制造技术的发展,CAD 模型的
STL 数据格式已逐渐成为国际上公认的通用格式。
在快速成形系统加工过程中,系统应用软件将计算机三维实体模型在
Z 向离散,形成一系列具有一定厚度的薄片,激光束(或其它能量流)在计
算机的控制下扫描二维轮廓或者有选择地固化或粘结某一区域,从而形成
构成零件实体的一个层面,这样逐渐堆积便形成一个三维实体(原型)。最
后通过后处理(如深度固化、修磨等),使其达到功能件的要求。近期发展
的快速成形技术主要有: 分层实体制造工艺(Laminated Object
Manufacturing,LOM) 、选择性激光烧结工艺(Selective L aser
Sintering,SLS).立体光刻成形(Stereo Lithography,SL)、熔融沉积造型(Fused
Deposition Modeling,FDM) 、立体三维印刷(3Dprinting)
课题名称:三位打印机结构设计
课题背景:
快速成形(Rapid Prototypingand Manufacturing,RPM) 技术是国际上
1980 年代末期发展起来的一种新型制造技术,它高度集成了自动控制、
本科毕业论文
数控技术、CAD/CAM,计算机、激光技术等学科的最新成果。快速成形技
术在航空航天、机械电子及医疗卫生等领域有着广阔的应用前景,迅速成
为制造领域的研究热点,己经成为企业新产品设计、开发、生产的有效手
,对制造业的要求也
越来越高,这就促使制造业进一步缩短新产品的研制和投放市场的周期,
提高产品质量和降低产品开发成本。同时,要求提高制造小批量、多品种
产品的灵活性,以满足社会个性化需求。与传统的设计开发工具相比,快
速成形技术无论是在开发周期还是成本方面都具有相当的优势。此外,依
靠快速成形技术,还可以进一步改造现有的制造模式,提高整个制造产业
的加工水平,并使之朝先进制造方向迈进。
目前,RP 技术向两个方向发展:工业化大型系统,用于制造高精度、高
性能零件;自动化的桌面小型系统,此类系统称为概念模型机或台式机,
主要用于制造概念原型。发达国家许多科研机构(如 IBM 公司)及教育
单位(中等职业学校甚至中小学)已经开始购买此种小型 RP 设备,并极
有可能进入家庭。美国通用汽车公司也计划为其每位工程师配备一台此类
设备。
工作内容和要求:
1 x y 扫描装置设计
2 升降工作台设计
3 整机总装配图设计
设计参数
最大成型空间:150x150x150mm
扫描运动最大速度:100mm/s
X Y 重复定位精度:≤±
Z 向重复定位精度:≤±
移动件最大质量:≤2 千克
课题的重点和难点:
快速成形系统目前所面临的主要问题包括:成形精度不高、材料种类
有限和零件机械性能不足等,而机械性能主要取决于所使用的材料类型。
与常规由金属和工业塑料制造的零件相比,快速成形系统成形件比较脆
弱,而且有些材料成本较高,或者污染环境、对人体有害。材料包括聚酯、
ABS、人造橡胶、熔模铸造用蜡和聚脂热塑性塑料等。