基于选区激光烧结快速成形技术的快速成形软件系统的研究与实现

摘要

快速成形技术是上世纪八、九十年代发展起来的一种新型制造技术,它是计算机、数控、激光和新材料等学科的技术集成.这一技术与传统制造技术的显著区别在于其分层制造思想和从概念设计、详细设计直到原型制造一体化的设计和加工方式.快速成形软件系统是快速成形系统的灵魂,包括数据检验与处理软件和数控代码生成软件.快速成形软件系统主要负责:输入模型的数据文件、检验其合理性并修正错误、进行实体分层、加工参数设定、生成数控代码、加工仿真等.本文以选区激光烧结快速成形为研究对象,对选区激光烧结快速成形的研究现状和成形机理进行了深入研究,分析了影响成形零件质量的各项工艺参数,实现了基于选区激光烧结快速成形的快速成形软件系统.主要工作有以下几个方面:分析了目前快速成形软件系统阻碍快速成形技术研究和发展的主要原因,实现了软件系统与快速成形设备的软硬分离,并且实现了输出代码的标准化和数控代码的用户定制功能.分析了选区激光快速成形中影响零件成形质量的主要工艺参数,为软件系统中参数项的设置提供参考,并对多项工艺参数的优化设置进行了详细的理论分析.在实现了传统的逐行直线扫描方式的基础上,提出和实现了隔行直线扫描和Z字形网格扫描这两种新的扫描方式.完成了RAP-Ⅲ选区激光烧结快速成形软件系统的设计,并通过加工仿真和工艺实验对软件系统的输出代码进行了检验.

目录

文摘

英文文摘

承诺书

第1章绪论

1.1选区激光烧结快速成形技术介绍

1.1.1选区激光烧结快速成形技术

1.1.2选区激光烧结快速成形技术的研究现状

1.1.3选区激光烧结快速成形技术的应用

1.2快速成形软件系统概况

1.2.1国内外软件系统介绍

1.2.2快速成形软件系统的数据交换标准

1.2.3快速成形软件系统中CAD模型的分层算法

1.3选区激光烧结快速成形软件系统研究的意义

1.4本课题研究的主要内容

第2章RAP-Ⅲ选区激光烧结快速成形软件系统

2.1 RAP-Ⅲ选区激光烧结快速成形软件系统总体设计

2.2 STL文件的读入与显示模块

2.2.1 STL文件的读入

2.2.2 STL格式三维实体模型的显示

2.3相关工艺参数的设定模块

2.3.1设定加工参数

2.3.2选择扫描方式

2.3.3定制数控代码

2.4实体分层及扫描线形成运算模块

2.5加工仿真显示模块

2.5.1选择仿真模式

2.5.2实现仿真显示

2.6代码整合与保存模块

2.6.1选择数控代码保存方式

2.6.2数控代码的整合与保存

2.7本章小结

第3章RAP-Ⅲ选区激光烧结快速成形软件系统相关算法

3.1 STL格式三维模型的分层切片算法

3.2直线方式扫描及其轮廓算法

3.2.1逐行直线扫描算法

3.2.2隔行直线扫描算法

3.2.3直线方式下轮廓扫描算法

3.3 Z字形网格方式扫描及其轮廓算法

3.3.1 Z字形网格方式扫描算法

3.3.2 Z字形网格方式下轮廓扫描算法

3.4本章小结

第4章理论分析RAP-Ⅲ软件系统中相关工艺参数对零件成形质量的影响

4.1 RAP-Ⅲ中相关工艺参数对成形零件强度的影响

4.1.1铺粉厚度和层收缩率对烧结强度的影响

4.1.2扫描间隔和扫描方式对烧结强度的影响

4.2 RAP-Ⅲ中相关工艺参数对零件成形精度的影响

4.2.1扫描方式对零件成形精度的影响

4.2.2铺粉厚度和层收缩率对零件成形精度的影响

4.3铺粉厚度对零件表面粗糙度的影响

4.4本章小结

第5章RAP-Ⅲ选区激光烧结快速成形软件系统的应用

5.1实验设备简介

5.1.1实验设备的机床概况

5.1.2实验设备的数控系统

5.2检验RAP-Ⅲ软件系统对复杂零件的适应性

5.3实验验证RAP-Ⅲ软件系统

5.3.1实验模型的选择

5.3.2加工参数的设置与数控文件的形成

5.3.3数控文件的传输

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1论文总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文