【導(dǎo)讀】同學(xué)完成的部分進(jìn)行組裝，完成車身覆蓋件快速成型研究。用快速成型技術(shù)進(jìn)行校核、驗(yàn)證和裝配，完善該模型。主要分為兩部分工。⑵對(duì)建立曲面進(jìn)行面的連接，倒圓角，利用RP技術(shù)打印成形。部分，形成實(shí)體小車模型。

　　

【正文】 的，如翼子板間面的構(gòu)建圖 416，在面與面之間進(jìn)行橋接，可以橋接出具有相應(yīng)趨勢(shì)的面，這樣對(duì)于小的面或一些難以構(gòu)建的面來說是很方便的，有利于面的光順。 車頂蓋及其后部部分模型的生成 基準(zhǔn)面的構(gòu)建 基準(zhǔn)面作為對(duì)稱 的基準(zhǔn)，對(duì)模型的鏡像功能具有重要的意義。圖 412為基準(zhǔn)面的構(gòu)建圖。 圖 412 基準(zhǔn)面的構(gòu)建 基準(zhǔn)面的構(gòu)建在“插入 基準(zhǔn) /點(diǎn) 基準(zhǔn)平面”中，對(duì)生成的基準(zhǔn)面進(jìn)行山東理工大學(xué) 曲面光順、拼 接 34 拉伸，擴(kuò)大到自己所需的范圍，相比較與草圖基準(zhǔn)面的建立，該基準(zhǔn)面之間構(gòu)建與對(duì)稱面，不需要進(jìn)行坐標(biāo)的調(diào)整，比較簡(jiǎn)單。建好的基準(zhǔn)面與模型圖如圖 413. 鏡像體 在做曲面模型分析面的構(gòu)建時(shí)，一定要注意其對(duì)稱性，因?yàn)楹芏喙忭樄こ處熢谝恍?duì)稱件時(shí)，只需要做一半的面即可，然后利用軟件的“鏡像”功能即可得到模型的另一半，在本模型 的構(gòu)建中，經(jīng)分析，對(duì)于頂蓋的構(gòu)建整個(gè)大面的構(gòu)建是合理的，這樣避免了在作出另一半時(shí)曲面的連接出現(xiàn)問題。對(duì)于不合理的對(duì)稱，中間容易出現(xiàn)明顯的位置連續(xù)問題，這在光順的過程中是不被允許的。 在后擋風(fēng)玻璃，行李箱蓋和后圍部分建模的過程中，經(jīng)過分析，只需要建立一半的模型即可，另一半需要經(jīng)過“鏡像”得到，具體的操作如圖414. 圖 413 基準(zhǔn)面與建好模型 在“插入 關(guān)聯(lián)復(fù)制 鏡像體 ”中進(jìn)行選擇鏡像，也有“鏡像特征”的山東理工大學(xué) 曲面光順、拼 接 35 選擇，但由于，在曲面的過渡連接方面，面已經(jīng)成體，所以“鏡像體”會(huì)合理一些。如圖 415 即得到整個(gè)所建模型，車頂蓋和車身后部部分模型圖。 圖 414 模型的鏡像 圖 415 總的模型生成 本章主要是對(duì)面的過渡光順，拼接，鏡像等問題做了詳細(xì)的介紹，在山東理工大學(xué) 曲面光順、拼 接 36 面的光順過程中，斑馬線的光順評(píng)定，及如何調(diào)整控制頂點(diǎn)來使曲面光順。曲面的拼接技術(shù)中的遇到的問題及解決方法，在拼接處得光順曲面。在本章中的重點(diǎn)及在本設(shè)計(jì)中耗時(shí)最長(zhǎng)的為掛牌處得圓角過渡和輪包的建立倒圓角。掛牌處的圓角的建立由于是最先開始的，也由于對(duì)軟件的不是很熟悉，在此處用了很長(zhǎng)的時(shí)間，在此處倒圓角容易遇到的問 題是 : （ 1）刀具面不相連，這是由于面與面之間的縫隙太大，使圓角無法形成，需要我們調(diào)整面的間距。 （ 2）倒的圓角超出了范圍，這是由于曲面的構(gòu)建時(shí)在其他沒選定倒圓角的地方，有圓角的生成，需要進(jìn)行面的調(diào)整或進(jìn)行倒角的設(shè)置。 （ 3）倒角的漏洞，在倒圓角時(shí)有時(shí)會(huì)導(dǎo)出漏洞，可以通過增大圓角的半徑來減少這種可能。在輪包的建立處耗費(fèi)了大量的時(shí)間，其主要在于面的劃分，確定了面的劃分和方法后，然后就是對(duì)面的拼接技巧，在文章前面已經(jīng)提起過，對(duì)于倒圓角就將會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)做好的面，本章還介紹了鏡像的功能，得到對(duì)稱 的面，對(duì)于本次的設(shè)計(jì)任務(wù)模型的構(gòu)建才算完成。 山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 37 第五章 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 模型的整合 在本次的設(shè)計(jì)中主要做的是車頂蓋和轎車后部部分的模型，還需要與本組其他的同學(xué)做的車門進(jìn)行整體的組合，其他同學(xué)做的模型如下圖所示，圖 51 為轎車車前門的模型圖，圖 52 為轎車后車門的模型圖。 圖 51 轎車車前門模型圖 圖 52 轎車車后門模型圖 山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 38 在進(jìn)行整合是可以利用部件的導(dǎo)入，在本次的組合是用的是“復(fù)制 粘貼 ”，因?yàn)樵邳c(diǎn)云的分割時(shí)用的是相同的坐標(biāo)，因此在此處就不需要在做額外的 點(diǎn)云坐標(biāo)的對(duì)其，如果在開始時(shí)沒有按照相同的點(diǎn)云做分割，則在此處就需要先對(duì)齊坐標(biāo)，點(diǎn)擊原圖層中的坐標(biāo)原點(diǎn)即可對(duì)其坐標(biāo)。 對(duì)插入進(jìn)去的模型進(jìn)行面的連接與過渡，多余曲面的剪切，最后生成如圖 53 所示模型，最后對(duì)模型進(jìn)行鏡像，在鏡像的過程中選好基準(zhǔn)平面，然后選好要鏡像的面的即前后車門，經(jīng)過鏡像功能得到最后面的模型，如圖 54 所示。 圖 53 面的整合 曲面的整合過程類似于面的過渡，需要做倒圓角，對(duì)于做的大出來的面，在整合的過程中需要進(jìn)行剪切，由于各部分每個(gè)人的界定范圍不同，所以自動(dòng)整合時(shí)有些面在 相互重疊，相交的，因此在此處面的切割也是很重要的，由于在上面已經(jīng)提起面的切割的具體做法，因此在此處就不做詳細(xì)的說明，做法是相同的。在過渡區(qū)域面的光順也是應(yīng)該要進(jìn)行的。在與頂蓋的拼接過程中，應(yīng)該進(jìn)行倒圓角，在本次的構(gòu)建中，由于面已經(jīng)進(jìn)行切割 所以不能面的 X 成形，主要進(jìn)行了面的切割，在此處的構(gòu)造中存在著縫隙之類，這里的光順不是很好。 山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 39 圖 54 整合后的模型 模型實(shí)體加厚 對(duì)建好光順好的模型需要進(jìn)行實(shí)體的加厚，如圖 55 所示為覆蓋件后擋風(fēng)玻璃與小玻璃的實(shí)體加厚。 在進(jìn)行加厚的過程中可以采 用的拉伸加厚，此處用的是面的直接加厚，這樣相對(duì)方便，簡(jiǎn)單。加厚的方法是“插入 偏置 \縮放 加厚 ”。在加厚的過程中也會(huì)碰到不能進(jìn)行加厚的部分，對(duì)此需要移除裂縫，點(diǎn)擊設(shè)置中“移除裂縫”即可進(jìn)行加厚，在本設(shè)計(jì)中，由于面做的不夠好，在加厚的過程中不是很順利，一些體的加厚沒能正常進(jìn)行。 山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 40 圖 55 后擋風(fēng)玻璃與小玻璃的實(shí)體加厚 快速成型技術(shù)是快速原型制造技術(shù)的簡(jiǎn)稱， 英文： Rapid Prototyping（簡(jiǎn)稱 RP 技術(shù)），或 Rapid Prototyping Manufacturing，簡(jiǎn)稱 RPM。誕生于 20 世紀(jì) 80 年代后期，是集機(jī)械工程、 現(xiàn)代 計(jì)算機(jī)技術(shù)、 CAD/CAM 技術(shù) 、激光技術(shù)，分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、新材料科學(xué)于一體的一門新技術(shù) ,是一種用材料逐層或逐點(diǎn)堆積出制件的制造方法。分層制造三維物體的概念，最早出現(xiàn)在制造技術(shù)并不發(fā)達(dá)的 19 世紀(jì)。早在 1892 年， Blanther主 張用分層方法制作三維地圖模型 [7]。 1979 年東京大學(xué)的中川威雄教授 ,利用分層技術(shù)制造了金屬?zèng)_裁模、成型模和注塑模。光刻技術(shù)的發(fā)展對(duì)現(xiàn)代 RP 技術(shù)的出現(xiàn)起到了催化作用 [8]。 20 世紀(jì) 70 年代末到 80 年代初期， 1978 年美國(guó) 3M 公司的、 1980 年日本的小玉秀男、 1982 年美國(guó) UVP 公司的 以及 1983 年日本的丸谷洋二，在不同時(shí)間不同地點(diǎn)分別獨(dú)立地提出了 RP 的概念，即利用連續(xù)層的選區(qū)固化產(chǎn)生三維實(shí)體。山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 41 在 UVP 的繼續(xù)支持下，完成了 一個(gè)能自動(dòng)建造零件的稱之為 Sterolithography Apparatus(SLA)的完整系統(tǒng) SLA1，并于 1986 年獲得專利，這是 RP 發(fā)展過程中的一個(gè)里程碑。就在同一年， 及其UVP 的股東們成立了 3DSystem 公司，許多快速成型的相關(guān)概念和技術(shù)就是由 3DSystem 公司研發(fā)成熟的。在此期間，相繼研發(fā)了其它的成型原理及相應(yīng)的成型機(jī)。 1984 年 Michael Feygin 發(fā)明了分層實(shí)體制造 (Laminated Object Manufacturing， LOM)的方法，并于 1985 年成立了 Helisys 公司，LOM1015 作為第一臺(tái)商業(yè)機(jī)型也于 1990 年前后開發(fā)成功。 美國(guó) Texas 大學(xué)研究生 1986 年提出了 Selective Laser Sintering(SLS)的思想，稍后組建了 DTM 公司，于 1992 年開發(fā)了基于 SLS的商業(yè)成型機(jī) (Sinterstation) 。 Scott Crump 在 1988 年提出了 Fused Deposition Modeling(FDM) 的思想， 1992 年開發(fā)了第一臺(tái) 商業(yè)機(jī) 型3DModeler[9]。 （ 1） 立體印刷 （ SLA） SLA（ Stereo lithography Apparatus）工藝也稱光造型、立體光刻及立體印刷，其工藝過程是以液態(tài)光敏樹脂為材料充滿液槽由計(jì)算機(jī)控制激光束跟蹤層截面軌跡，并照射到液槽中的液體樹脂，而使這一層樹脂固化，之后升降臺(tái)下降一層高度，已成形的層面上又布滿一層樹脂，然后再進(jìn)行新一層的掃描，新固化的一層牢固的粘在前一層上，如此反復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體模型。該工藝的特點(diǎn)是：原型件精度高，零件強(qiáng)度和硬度好，可制造出形狀特別復(fù)雜的空心零件，生產(chǎn)模型柔性化好，可隨意拆裝 ，是間接制模的理想方法。缺點(diǎn)是需要支撐，樹脂收縮會(huì)導(dǎo)致精度下降，另外光固化樹脂有一定的毒性而不符合綠色制造發(fā)展趨勢(shì)等。 (2)分層實(shí)體制造（ LOM） 它是根據(jù) CAD 模型數(shù)據(jù)用激光器對(duì)背面涂有熱融膠的紙切割出其某層的內(nèi)外輪廓，然后用熱軋輥滾壓，使該層和底下各層粘在一起，如此反復(fù)，逐層切割、滾壓直到得到該零件原型。其成型過程為： 格式的 CAD 數(shù)據(jù)輸入 LOM 系統(tǒng)控制器后， LOM 軟件便會(huì)計(jì)算出每層的橫截面。 LOM 軟件控制下，激光切割頂層的橫截面輪廓，然后將余下的物山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 42 料 做剖面線切割，形成小方格方便以后清除。 ，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)測(cè)試高度，并計(jì)算出一個(gè)新截面，激光便再次進(jìn)行切割，當(dāng)所有層面完成后，便可以除去已劃為小方格的多余物料來取出所建模型。用該方法制做的紙質(zhì)零件原型質(zhì)似硬木，精度達(dá) ，可在 200 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 以下使用，還可以用傳統(tǒng)木工打磨的方法拋光。 （ 3） 選擇性激光燒結(jié) (SLS) SLS(Selective Laser Sintering)工藝，常采用的材料有金屬、陶瓷、 ABS塑料等材料的粉末作為成形材料。其工藝過程是：先在工作臺(tái)上鋪上一層粉末，在計(jì)算機(jī)控制下用激光束有選擇地進(jìn)行燒結(jié) (零件的空心部分不燒結(jié)，仍為粉末材料 )，被燒結(jié)部分便固化在一起構(gòu)成零件的實(shí)心部分。一層完成后再進(jìn)行下一層，新一層與其上一層被牢牢地?zé)Y(jié)在一起。全部燒結(jié)完成后，去除多余的粉末，便得到燒結(jié)成的零件。該工藝的特點(diǎn)是材料適應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、金屬、蠟等材料的零件。造型精度高，原型強(qiáng)度高，所以可用樣件進(jìn)行功能試驗(yàn)或裝配模擬。 (4)熔融沉積成形 (FDM 又叫噴絲制造 ) 它是用 特制的噴頭在一層截面上逐點(diǎn)噴出熱融化的塑性絲，然后固化，形成該層截面。其它的制造方法還有粉末選區(qū)激光燒結(jié)，用蠟粉、陶瓷粉或金屬粉末由激光逐點(diǎn)燒結(jié)而形成一層截面。直接型殼制造法是用特殊粘結(jié)劑代替激光，直接粘結(jié)各種粉末而形成模型，用該法粘結(jié)型砂就可以直接制做鑄造砂型。 圖 52FDM 原理圖 山東理工大學(xué) 模型的整合，實(shí)體加厚與快速成型 43 快速成型技術(shù)作為一種 集機(jī)械工程、 CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身 的新技術(shù)， 可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵瑥亩鵀榱慵椭谱?、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段 ， 傳統(tǒng)方法相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性和特點(diǎn) : 1. 加工周期短，成本低，成本與產(chǎn)品復(fù)雜程度無關(guān)，可實(shí)現(xiàn)自由制造 (Free FormFabrication)， 一般制造費(fèi)用降低 50%，加工周期節(jié)約 70%以上，這是傳統(tǒng)方法無法比擬的。 2. 產(chǎn)品的單價(jià)幾乎與批量無關(guān)，特別適合于新產(chǎn)品的開發(fā)和單件小批量零件的生產(chǎn)。 3. 由于采用非接觸加工的方式，沒有工具更換和磨損之類的問題，可做到無人值守，無需機(jī)加工方面的專門知識(shí)就可操作 ,容易實(shí) 現(xiàn)機(jī)械制造一體化 。 4. 無切割、噪音和振動(dòng)等，有利于環(huán)保。 5. 整個(gè)生產(chǎn)過程數(shù)字化，與 CAD 模型具有直接的關(guān)聯(lián)，零件可大可小，所見即所得，可隨時(shí)修改，隨時(shí)制造。 6. 與傳統(tǒng)方法結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)快速鑄造，快速模具制造，小批量零件生產(chǎn)等功能，為傳統(tǒng)制造方法注入新的活力。 與其他快速成形方法相比 ,熔融堆積成形工藝 (FDM 工藝 )不需要激光系統(tǒng) ,不會(huì)產(chǎn)生激光器衰減帶來的高使用和維護(hù)