面向快速成型的设备控制、工艺优化及成型仿真研究
发布时间：2021-06-22 12:59
设备控制是快速成型制造能够顺利实施的基础；工艺优化是提高成型质量，确保快速成型制造正确、高效进行的关键；而成型仿真则是验证快速成型工艺的一种有效手段，也是虚拟制造的关键技术之一。目前，国内外的相关研究还不是十分完善。为此，本文采用理论与实践相结合的方式，对这三个方面进行了较为深入的研究，主要内容及结果如下：（1）提出了面向快速成型设备的可重构控制软件体系结构，利用组件技术建立了可重构机制，并依据快速成型设备控制软件相似功能的抽象描述进行了可重构模块的划分。定义了设备控制软件中的关键数据对象，利用COM组件设计了可重构模块，并开发了便于用户进行多任务、多参量设备控制的图形用户界面。通过重构开发，将设备控制软件成功应用于两种不同工艺的快速成型设备。（2）提出了面向快速成型设备的可扩展路径规划软件体系结构，利用插件技术建立了可扩展机制，并依据路径规划软件的数据处理流程进行了可扩展模块的划分。定义了路径规划软件中的关键数据对象，利用插件设计了可重构模块，并开发了便于用户进行多任务、多参量路径规划的宿主程序。研究了用于提高路径生成效率的并行算法，并通过对比实验验证了算法的有效性。（3）研究了面向...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
快速成型工艺的工作流程
图 1-2 光固化成型的原理示意图[17]Fig.1-2 Schematic diagram of SLA）选区激光烧结选区激光烧结（Selective Laser Sitering，SLS）工艺最初是由美国德克萨斯大学校的 Carl Deckard 于 1989 年在其硕士论文中提出的，稍后组建成 DTM 公司， 年开发了商业成型机（Sinterstation）。选区激光烧结工艺是利用粉末材料（金属）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。其原理与光固分相似，主要区别在于所使用的材料及其形状不同。使用粉末材料是选区激光要优点之一，理论上任何可熔粉末都可以用来制造真实的原型制件[16]。选区激光烧结工艺的原理如图 1-3 所示，采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点得某一温度，控制系统控制激光束的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成
通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出任何实体，适应不同的需要（2）制造工艺比较简单。由于可用多种材料，选区激光烧结工艺按采用原料直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构件或部件及工具。例如：制造概念原装为最终产品模型的概念原型，蜡模铸造模型及其它少量母模生产，直接制造模等。（3）高精度。依赖于是用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度，般能够达到工件整体范围内 ± (0.05~2.5)mm的公差。当粉末粒径为 0 .1mm以后的原型精度可达 ± 1%。（4）无需支撑结构。和叠层实体制造工艺类似，选区激光烧结工艺也无需设构，叠层过程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来实现支撑。（5）材料利用率高。由于选区激光烧结不需要支撑结构，也不像叠层实体制样出现许多工艺废料，也不需要制作基底支撑，所以该工艺在常见的几种快速中，材料利用率是最高的，可认为是 100 %。
【参考文献】：
期刊论文
[1]选区激光熔化成型悬垂结构的计算机辅助工艺参数优化[J]. 刘杰,杨永强,王迪,肖冬明,苏旭彬. 中国激光. 2012(05)
[2]多零件选区激光熔化成型效率的优化[J]. 刘杰,杨永强,苏旭彬,肖冬明. 光学精密工程. 2012(04)
[3]基于SLM的空心金属浮雕快速制造研究[J]. 刘杰,杨永强. 电加工与模具. 2011(05)
[4]基于SLM从图像直接制造金属浮雕的方法[J]. 刘杰,杨永强,宋长辉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
[5]免装配机构的选区激光熔化直接成型工艺研究[J]. 苏旭彬,杨永强,王迪,陈永华. 中国激光. 2011(06)
[6]选区激光熔化成型悬垂面质量的影响因素分析[J]. 卢建斌,杨永强,王迪,罗子艺,苏旭彬. 激光技术. 2011(02)
[7]微型挤出过程中熔体流变行为的模拟分析[J]. 刘斌,岳潼雁,吴明星. 塑料工业. 2011(02)
[8]试谈计算机软件中的插件技术[J]. 陈国栋. 电脑编程技巧与维护. 2010(16)
[9]层间扫描策略对SLM直接成型金属零件质量的影响[J]. 王迪,杨永强,黄延录,吴伟辉,孙婷婷,何兴容. 激光技术. 2010(04)
[10]曲面浮雕生成[J]. 何会珍,杨勋年. 计算机辅助设计与图形学学报. 2010(07)
博士论文
[1]激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D]. 黄凤晓.吉林大学 2011
[2]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
[3]基于选区激光熔化的功能件数字化设计与直接制造研究[D]. 苏旭彬.华南理工大学 2011
[4]扫描电子束三维成型的研究[D]. 陈云霞.上海交通大学 2010
[5]快速成形工艺软件的若干关键技术研究[D]. 刘冰.华中科技大学 2009
[6]选择性激光熔化快速成形关键技术研究[D]. 章文献.华中科技大学 2008
[7]面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究[D]. 王占礼.吉林大学 2007
[8]多组元金属粉末直接激光烧结过程数值模拟及烧结区域预测[D]. 沈显峰.四川大学 2005
硕士论文
[1]选择性激光烧结加工过程动态几何仿真[D]. 周进.华中科技大学 2007
[2]光固化成形工艺及制件精度的研究[D]. 邹建锋.华中科技大学 2004
[3]基于可重构理论的智能仪器设计[D]. 陈曾胜.合肥工业大学 2002
本文编号：3242878
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
快速成型工艺的工作流程
图 1-2 光固化成型的原理示意图[17]Fig.1-2 Schematic diagram of SLA）选区激光烧结选区激光烧结（Selective Laser Sitering，SLS）工艺最初是由美国德克萨斯大学校的 Carl Deckard 于 1989 年在其硕士论文中提出的，稍后组建成 DTM 公司， 年开发了商业成型机（Sinterstation）。选区激光烧结工艺是利用粉末材料（金属）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。其原理与光固分相似，主要区别在于所使用的材料及其形状不同。使用粉末材料是选区激光要优点之一，理论上任何可熔粉末都可以用来制造真实的原型制件[16]。选区激光烧结工艺的原理如图 1-3 所示，采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点得某一温度，控制系统控制激光束的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成
通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出任何实体，适应不同的需要（2）制造工艺比较简单。由于可用多种材料，选区激光烧结工艺按采用原料直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构件或部件及工具。例如：制造概念原装为最终产品模型的概念原型，蜡模铸造模型及其它少量母模生产，直接制造模等。（3）高精度。依赖于是用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度，般能够达到工件整体范围内 ± (0.05~2.5)mm的公差。当粉末粒径为 0 .1mm以后的原型精度可达 ± 1%。（4）无需支撑结构。和叠层实体制造工艺类似，选区激光烧结工艺也无需设构，叠层过程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来实现支撑。（5）材料利用率高。由于选区激光烧结不需要支撑结构，也不像叠层实体制样出现许多工艺废料，也不需要制作基底支撑，所以该工艺在常见的几种快速中，材料利用率是最高的，可认为是 100 %。
【参考文献】：
期刊论文
[1]选区激光熔化成型悬垂结构的计算机辅助工艺参数优化[J]. 刘杰,杨永强,王迪,肖冬明,苏旭彬. 中国激光. 2012(05)
[2]多零件选区激光熔化成型效率的优化[J]. 刘杰,杨永强,苏旭彬,肖冬明. 光学精密工程. 2012(04)
[3]基于SLM的空心金属浮雕快速制造研究[J]. 刘杰,杨永强. 电加工与模具. 2011(05)
[4]基于SLM从图像直接制造金属浮雕的方法[J]. 刘杰,杨永强,宋长辉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
[5]免装配机构的选区激光熔化直接成型工艺研究[J]. 苏旭彬,杨永强,王迪,陈永华. 中国激光. 2011(06)
[6]选区激光熔化成型悬垂面质量的影响因素分析[J]. 卢建斌,杨永强,王迪,罗子艺,苏旭彬. 激光技术. 2011(02)
[7]微型挤出过程中熔体流变行为的模拟分析[J]. 刘斌,岳潼雁,吴明星. 塑料工业. 2011(02)
[8]试谈计算机软件中的插件技术[J]. 陈国栋. 电脑编程技巧与维护. 2010(16)
[9]层间扫描策略对SLM直接成型金属零件质量的影响[J]. 王迪,杨永强,黄延录,吴伟辉,孙婷婷,何兴容. 激光技术. 2010(04)
[10]曲面浮雕生成[J]. 何会珍,杨勋年. 计算机辅助设计与图形学学报. 2010(07)
博士论文
[1]激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D]. 黄凤晓.吉林大学 2011
[2]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
[3]基于选区激光熔化的功能件数字化设计与直接制造研究[D]. 苏旭彬.华南理工大学 2011
[4]扫描电子束三维成型的研究[D]. 陈云霞.上海交通大学 2010
[5]快速成形工艺软件的若干关键技术研究[D]. 刘冰.华中科技大学 2009
[6]选择性激光熔化快速成形关键技术研究[D]. 章文献.华中科技大学 2008
[7]面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究[D]. 王占礼.吉林大学 2007
[8]多组元金属粉末直接激光烧结过程数值模拟及烧结区域预测[D]. 沈显峰.四川大学 2005
硕士论文
[1]选择性激光烧结加工过程动态几何仿真[D]. 周进.华中科技大学 2007
[2]光固化成形工艺及制件精度的研究[D]. 邹建锋.华中科技大学 2004
[3]基于可重构理论的智能仪器设计[D]. 陈曾胜.合肥工业大学 2002
本文编号：3242878
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