SLS快速成型的UG建模、后处理和零件精度的研究

摘要

快速成型(RP)技术是基于离散/堆积成形原理的新型数字化成形技术。目前主要的RP工艺方法其基本原理业已成熟，针对具体的RP系统如何在不增加昂贵附加成本条件下，进一步提高成型速度和制件精度、完善成型件性能以及尽量扩展成型件的适用范围是发展RP技术的重要课题。作者正是基于以上观点，就SLS快速成型技术中的UG建模、后处理、及成型精度等问题开展了深入的研究。所得结果成功应用于HLP-450型SLS快速成型系统的加工过程中，对该系统制造出合格的产品起到了重要的作用。 在RP系统的数据准备和处理研究方面，通过分析常用的CAD/ CAM软件建模方法特点，提出了UG.NX作为本课题的建模软件。通过分析现有的RP系统集成方法特点，作者提出了从UG模型到STL文件的RP系统集成方法，并实现了分别按照二进制格式文件和ASCII格式文件两种方式输出STL模型数据，且在原型系统上得到实现。并且研究了STL文件的基本要求及对其进行分片的处理方法和处理软件。 研究了SLS工艺针对不同应用目标的渗树脂和渗蜡两种后处理工艺，分别针对于功能性原型制件和熔模铸造消失模制件的处理，通过渗蜡工艺实验研究，给出了渗蜡处理中预热、渗透、保温、冷却等阶段温度与时间控制规范，确保了渗蜡处理的质量。 在SLS零件的精度研究方面，从理论上系统地分析了快速成型数据处理阶段和成型阶段中各种因素对成型精度的影响。提出了优化成型制作方向来提高制件面型精度。 介绍了本论文所用北京北方恒利科技发展有限公司生产的HLP-450型号的SLS快速成型机特有的三缸机技术特色，及该设备适用的粉末材料主要性能及应用，并进一步研究了PS粉的烧结原理。 在SLS实验的研究方面，通过鼠标上盖和法兰快速成型实验，对激光功率、预热温度两个工艺参数对成型质量的影响进行了实验研究，给出了主要工艺参数对成型质量的影响规律，综合工艺参数对成型制件质量的影响，给出了工艺参数的优化配置。通过两烧结件的对比实验，得出不同结构的零件的预热温度不同的结论。