【正文】 的效率。為方便起見，中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 28 頁 共 37 頁 分別稱內(nèi)切圓直徑為 30mm, 60mm, 90mm 的正八面體為制件 1，制件 2 和制件 3。這樣可以中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 31 頁 共 37 頁 將切片的誤差減到最小。減少機器 誤差只有通過更進一步提高運動精度來減少。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 34 頁 共 37 頁 參 考 文 獻 [1] 王運贛 .快速成形技術(shù) [M].武漢：華中理工大學(xué)出版社， 1999， 8（ 2）： 15～19 [2] 馬濤 .激光選區(qū)燒結(jié)快速成型技術(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用擴展的研究 [D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)， 2020， 5（ 6）： 2～ 9 [3] 崔國起，郝艷玲，王玉祥等 .快速成型是支持產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵使能技術(shù) .中國機械工程， 2020， 10： 63～ 69 [4] 孫大涌主編 .先進制造技術(shù) .機械工業(yè)出版社 ， 1999， 12： 530～ 543 [5] 張劍峰，張建華等 .激光快速成形制造技術(shù)的應(yīng)用研究進展 .航空制造技術(shù)，2020， 7（ 6） ： 2～ 5 [6] 王秀峰，羅宏杰編著 .快速原型制造技術(shù) .中國輕工業(yè)出版社， 2020， 5（ 6）15～ 18 [7] 趙保軍 .選擇性激光燒結(jié)快速成形工藝建模與優(yōu)化研究 .北京航空航天大學(xué)博士論文 ， 2020： 30～ 45 [8] 顏永年等 .快速原型技術(shù)的發(fā) 展與未來 .科技學(xué)術(shù)論文集 2020 年 .北京：原子能出版社， 2020， 3： 69～ 78 [9] 朱林泉，白培康，朱江森 .快速成型與快速制造技術(shù) .北京 :國防工業(yè)出版社，2020， 1（ 5）： 12～ 20 [10] 楊偉東，顏永年等 .基于 RP 的直接制造金屬型方法探討 .河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020， 2： 25～ 36 [11] Hua Guoran, etc. Rapid Manufacturing of Metal Parts. 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Investigating on Casting Molds（ Cores） Making with the Coated Sand by the Selected Laser Sintering. Proceeding of The First International Conference on Rapid Prototyping amp。 高度方向的精度 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 32 頁 共 37 頁 高度誤差歸納起來還是機器誤差、成型收縮引起的誤差、首層效應(yīng)和成型垂直移動等 ［ 32］ 。 表 尺寸誤差關(guān)系表 試件 1 激光功率 /w X 尺寸誤差 Y 尺寸誤差 W 尺寸誤差 P 尺寸誤差 Z 尺寸誤差 18 21 24 試件 2 激光功率 /w X 尺寸誤差 Y 尺寸誤差 W 尺寸誤差 P 尺寸誤差 Z 尺寸誤差 18 21 24 2）由圖 可知， Z 方向的尺寸誤差也向正誤差方向增大，并且 Z 方向的尺寸誤差大于平面的尺寸誤差，這是由于激光的方向性，導(dǎo)致熱量主要沿著激光束的方向進行傳播，所以隨著激光功率的增加，厚度方向即激光束的方向，更多的粉末燒結(jié)在一起。因此制件成型后應(yīng)及時進行精度檢測，并進行必要的處理，以保證其在隨后的存放環(huán)境中不會繼續(xù)變形，影響精度。所以合理的預(yù)熱溫度不能太高也不能太低，以控制在恰好低于成型材料熔點以下 100℃ ～500℃ 左右為好。當以 1 面作為初始切片層時，圖 的零件平面尺寸誤差為 hcosα，而加工圖 的零件時不會引起加工誤差。對于 z 向精度而言， z 向累積誤差與傳動精度和燒結(jié)的層數(shù)有關(guān)。鑄件生產(chǎn)中，套芯中的粘砂現(xiàn)象主要是由于砂芯的潰散率較低造成的。覆膜砂發(fā)氣量的變化規(guī)律主要是由于：在時間一定的情況下，隨著溫度的升高，芯盒向覆膜砂中傳遞的熱量也隨之增大，從而使更多的樹脂發(fā)生了再固化反應(yīng)，固化劑反 應(yīng)釋放出的 NH3 量也不斷增多，但是在相同時間內(nèi)，溫度的升高卻加速了反應(yīng)生成的甲醛氣體的揮發(fā)，“ 8”字試樣中所含有機物量隨之降低，所以在發(fā)氣性試驗中，試樣的發(fā)氣量在不斷的下降；發(fā)氣量降低幅度與覆膜砂對溫度的敏感程度有關(guān)，即覆膜砂對溫度越敏感則其發(fā)氣量的降 低幅度也就越大，尤其是在最佳強度所對應(yīng)的溫度附近，變化幅度最大。由圖 （ b）可知 ，試件在拉伸斷裂過程中是沿聯(lián)結(jié)橋內(nèi)部斷裂的，此種斷裂方式能很好 提高制件 的 力學(xué)性能。 ② 根據(jù)熱芯盒內(nèi)覆膜砂的溫度場分布理論，“ 8”字試樣由外到內(nèi)可以依次分為中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 14 頁 共 37 頁 固化狀 態(tài)區(qū)、軟化狀態(tài)區(qū)和松散狀態(tài)區(qū)三個區(qū)，其中固化狀態(tài)區(qū)和軟化狀態(tài)區(qū) 以固化劑的分解溫度為分界線，軟化狀態(tài)區(qū)和松散狀態(tài)區(qū)的分界線為樹脂的軟化點溫度，所以適當提高保溫溫度，在固化時間相 同的情況下，可以提高固化狀態(tài)區(qū)的厚度，從而達到提高其強度的目的。 實驗中，我們分別將在最佳激光燒結(jié)工藝條件下制備的“ 8” 字試樣 放在 ZK中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 11 頁 共 37 頁 — 82A 型真空干燥箱中，進行抗拉強度的測試 。待其冷卻至室溫后，將其放到杠桿式強度試驗機上測量“ 8”字試件的抗拉強度，并記錄數(shù)值。從零件圖紙到工藝設(shè)計、鑄型（芯）的二維實體造型等都山計算機完成。如此逐層地添加粉末材料有選擇地燒結(jié)堆積，最終生成三維實體模型或零件。 選擇性激光燒結(jié)快速成型技術(shù) 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)特征 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 5 頁 共 37 頁 選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)造型速度快， 一般制品僅需 1～ 2 天即可完成。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 4 頁 共 37 頁 4）熔融沉積制造（ Fused Deposition Modeling， FDM） FDM 是指將熱熔性材料（ ABS、尼龍或蠟）通過加熱器熔化，擠壓噴出并堆積一個層面，然后將第二個層面用同樣的方法建造出來，并與第一個層面粘結(jié)在一起，如此層層堆積而獲得一個三維實體。從這個角度來講， RP 技術(shù)屬于自由成型制造。 快速成型技術(shù)的產(chǎn)生背景 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 論文 第 2 頁 共 37 頁 快速成型技術(shù)的誕生主要有兩方面的原因： 1）市場拉動 市場全球化和用戶需求個性化為先進制造技術(shù)提出了新的要求 ［ 4］ 。 隨著市場一體化的發(fā)展，市場競爭越來越激烈，產(chǎn)品的開發(fā)速度成為競爭的主要矛盾。其 含義有兩點，一是指可以根據(jù)原型或零件的形狀，無需使用工具、模具 而自由 的成型；二是指不受形狀復(fù)雜程度的限制，能夠制造任意復(fù)雜形狀與結(jié)構(gòu)、不同材料復(fù)合的原型或零件。 快速成型技術(shù)的應(yīng)用概況 根據(jù)不同的應(yīng)用場合和需求，快速成型技術(shù)主要有 4 種層次的應(yīng)用： 1） 用于概念設(shè)計的原型。與其它 RP技術(shù)相比， SLS 最顯著的特征是 ［ 18］ ： 1） 材料適用范圍廣。 3）后處理 全部燒結(jié)完成后，都要做一些后處理工作，如去掉多余的粉末，再進行打磨、烘干、加熱等處理以便獲得原型或零件。 2）可生產(chǎn)任何復(fù)雜程度的鑄件。依次改變加熱溫度為 200℃， 210℃， 220℃， 230℃，240℃， 250℃；然后在保溫時間為 20min 的情況下分別記錄下其強度值 ，最后求其平均值，并用后處理溫度 — 常溫抗拉強度的曲線表示出來。每個工藝條件下測 4 個強度值，然后求其平均值。 所以在三種不同保溫時間條件下的覆膜砂開始都會隨著固化溫度的提高其強度也隨之提高。 （ a）放大 100 倍 。 反之，變化幅度較小。所以對選擇性激光燒結(jié)覆膜砂制件在優(yōu)選工藝條件下的潰散性能分析研究具有十分重要的意義。機器誤差主要是活塞傳動系統(tǒng)的誤差，現(xiàn)在假設(shè)傳動系統(tǒng)每次運動的系統(tǒng)誤差為e1＝ ，成型件高度 H=100mm，成型件層厚 h= 那么成型層數(shù) n=1000，這樣 z 向的累積誤差可以達到 1mm。如果在 Z=xh 高度處作為初始切片層，則可以減小這些誤差。 3）掃描路徑對制件精度的影響 目前掃 描路徑的生成主要有兩種方法：一種是逐行掃描（圖 ），每一段路徑均互相平行，在邊界線內(nèi)往復(fù)掃描，也稱為 Z 字路徑；另一種是輪廓環(huán)掃描（圖），掃描路徑由輪廓的一系列等距平行線構(gòu)成，激光光斑就沿著這些平行線逐層掃描。 燒結(jié)制件的精度試驗 實驗設(shè)備及材料 1）實驗設(shè)備： HLP— 350Ⅰ激光燒結(jié)機，游標卡尺 。 提高制件精度的改進措施 平面精度 平面誤差源主要有：模型誤差、切片誤差、成型收縮和機器誤差 ［ 31］ 。減小模型誤差與上述減小平面誤差方法相同。 Manufacturing. Beijing. 39。減少首層效應(yīng)通過實驗和分析模型可以得到燒結(jié)層厚 ho=f（ P， Vs， S， Ts， Tb），那么這個值可以通過后面的補償一起考慮。 試件 3 激光功率 /w X 尺寸誤差 Y 尺寸誤差 W 尺寸誤差 P 尺寸誤差 Z 尺寸誤差 18 21 24 圖 X 方向的尺寸誤差 減少切片誤差的方法：當成型 面 的 法向與成型方向成鈍角時，使用成型層底面切片；當成型面的法向與成型方向成銳角時，使用成型層的上表面切片。 實驗內(nèi)容 在激光功率分別為 18W、 、 21W、 、 24W 時，取鋪粉厚度為 ，預(yù)熱溫度 70℃ 、掃描速度 900 mm/s，將 燒結(jié)制件尺寸分別設(shè)計為內(nèi)切圓直徑分別為 30mm， 60mm， 90mm 的正八面體，高度都為 10mm（見圖 ）。輪廓環(huán)掃描在連續(xù)不斷的掃描過程中掃描線經(jīng)常改變方向，使得收縮引起的內(nèi)應(yīng)力方向分散，減小了翹曲的可能，使制 件的表面均勻。切片會引起高度方向的誤差， 當切片厚度為 h，若模型