机械设计第一章答案.ppt

2.1.6 固基光敏液相法（Solid Ground Curing—SGC） 一层的成形过程由五步来完成：添料；掩膜紫外光曝光；清除未固化的多余液体料；向空隙处填充蜡料和磨平。 图2-8 固基光敏液相法原理图 1、加工面；2、均匀施加光敏液材料；3、掩膜紫外光曝光；4、清除未固化原料；5、填蜡；6、磨平；7、成形件；8、蜡；9、零件 掩膜的制造采用了离子成像技术。因此同一底片可以重复使用。 由于过程复杂，SGC（固基光敏液相法）成形机是所有成形机中最庞大的一种。 SGC工艺每层的曝光时间和原料量是恒定的，因此应尽量排满零件。由于多余的原料不能重复使用，若一次只加工一个零件会很浪费。 由于蜡的添加，可省去设计支撑结构。 逐层曝光比逐点曝光要快得多，但由于多步骤的影响，在加工速度上提高不很明显，只有在加工大零件时才体现出SGC的优越性。 2.1.7 热塑性材料选择性喷洒 为了降低快速成形系统的成本，提高成形速度，使之能成为一种如同打印机的办公设备，可以方便地用于早期初步设计的校验，近年来出现了一些热塑性材料选弹性喷洒式快速成形系统。其系统有很多，以下三种系统阐述其工作原理： 喷墨式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统(Ink-jet); 多喷嘴式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统(Multi – jet – Modeling-MJM); 投掷式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统(Ballistic Particle Manufacturing -BPM)。 喷墨式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统 图2-9 喷墨式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统原理图 采用2个喷嘴，一个用于喷洒成形用热塑性材料，另一个用于喷洒支撑成形件的蜡。 两个喷嘴能根据截面轮廓的信息，在计算机的控制下做“X—Y”平面运动，选择性地分别喷洒熔化的热塑性材料和蜡。 此两种材料在工作台基底上迅速冷却后形成固态截面层和支撑结构。 随后，用一刀具铣平它们的上表面，使其控制在预定的截面高度，每层截面成形之后，工作台下降一截面层的高度，再进行后一层的喷洒，如此循环，最终形成三维产品。 多喷嘴式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统 采用包含96个直线排列喷嘴的喷头。 在计算机的控制下，喷嘴同时喷洒直径为0.076mm的熔化热塑性材料，并沿“X”方向做前后扫描运动。 熔化的热塑性材料在工作台上迅速冷却后形成固态截面。 由于喷头的宽度有限，当成形件的宽度大于喷头的宽度时，喷头须做y方向的扫描运动。 每层截面成形之后，工作台下降一截面层的高度，再进行后一层的喷洒，如此循环，最终形成三维产品。 这种系统成形时采用离散的细柱状支撑结构，它在成形后易于剔除。 图2—10多喷嘴式的热塑性材料选择性喷洒快速成形系统的原理图 6、后处理 ※从成形机中取出成形件，进行打磨、涂挂。 ※或者放进高温炉中烧结，进一步提高其强度(如3D-P工艺)。 ※对于覆膜材料SLS工艺，成形件放入高温炉中烧结是为了使粘结剂挥发掉，以便进行渗金属(如渗铜)处理。 图2-2 快速成型过程 2.1.2.2 RPT的优点 ※RPT采用离散堆积成形的原理，自动完成从电子模型(CAD模型)到物理模型(原型和零件)的转换。 ※RPT具有高度的柔性。无需任何专用工模具即可完成复杂的制造过程，快速制造工模具、原型或零件。 ※RPT实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标，即材料提取(气、液、固相)过程与制造过程一体化和设计(CAD)与制造(CAM)一体化。 ※通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息从几小时到几十小时制造一个零件，具有突出的快速制造的优点。 ※与反求工程(Reverse Engineering—RE)相结合，成为快速开发新产品的有力工具。 2.2快速成型的主要工艺方法 ※2.2.1立体印刷(光刻) (Stereo Lithography Apparatus——SLA) 此工艺方法也称液态光敏树脂选择性固化。这是一种最早出现的RPT，它的原理如图2—3所示 ※液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下快速固化。成形开始时，可升降 工作台使其处于液面下一个层 厚的地方。聚焦后的紫外激光 束在计算机的控制下按截面轮 廓进行扫描，使扫描区域的液 态树脂固化，形成该层面的固 化层。 ※然后工作台下降一层的高度， 其上覆盖另一层液态树脂，再 进行第二层的扫描固化，与此 同时新固化的一层牢固地粘结 在前一层上，如此重复直到整 个产品完成。 1、液面 2、激光二维扫描图 3、升降台 4、零件 5、零件支撑结构 6、液态光敏树脂 图2-3 立体印刷 立体印刷（SLA）成型材料 SLA工艺的成型材