【導讀】同學完成的部分進行組裝，完成車身覆蓋件快速成型研究。用快速成型技術進行校核、驗證和裝配，完善該模型。主要分為兩部分工。⑵對建立曲面進行面的連接，倒圓角，利用RP技術打印成形。部分，形成實體小車模型。

　　

【正文】 的，如翼子板間面的構建圖 416，在面與面之間進行橋接，可以橋接出具有相應趨勢的面，這樣對于小的面或一些難以構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 基準面的構建 基準面作為對稱 的基準，對模型的鏡像功能具有重要的意義。圖 412為基準面的構建圖。 圖 412 基準面的構建 基準面的構建在“插入 基準 /點 基準平面”中，對生成的基準面進行山東理工大學 曲面光順、拼 接 34 拉伸，擴大到自己所需的范圍，相比較與草圖基準面的建立，該基準面之間構建與對稱面，不需要進行坐標的調整，比較簡單。建好的基準面與模型圖如圖 413. 鏡像體 在做曲面模型分析面的構建時，一定要注意其對稱性，因為很多光順工程師在一些對稱件時，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 的構建中，經(jīng)分析，對于頂蓋的構建整個大面的構建是合理的，這樣避免了在作出另一半時曲面的連接出現(xiàn)問題。對于不合理的對稱，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 基準面與建好模型 在“插入 關聯(lián)復制 鏡像體 ”中進行選擇鏡像，也有“鏡像特征”的山東理工大學 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”會合理一些。如圖 415 即得到整個所建模型，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 本章主要是對面的過渡光順，拼接，鏡像等問題做了詳細的介紹，在山東理工大學 曲面光順、拼 接 36 面的光順過程中，斑馬線的光順評定，及如何調整控制頂點來使曲面光順。曲面的拼接技術中的遇到的問題及解決方法，在拼接處得光順曲面。在本章中的重點及在本設計中耗時最長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，也由于對軟件的不是很熟悉，在此處用了很長的時間，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，需要我們調整面的間距。 （ 2）倒的圓角超出了范圍，這是由于曲面的構建時在其他沒選定倒圓角的地方，有圓角的生成，需要進行面的調整或進行倒角的設置。 （ 3）倒角的漏洞，在倒圓角時有時會導出漏洞，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了大量的時間，其主要在于面的劃分，確定了面的劃分和方法后，然后就是對面的拼接技巧，在文章前面已經(jīng)提起過，對于倒圓角就將會相對簡單。對做好的面，本章還介紹了鏡像的功能，得到對稱 的面，對于本次的設計任務模型的構建才算完成。 山東理工大學 模型的整合，實體加厚與快速成型 37 第五章 模型的整合，實體加厚與快速成型 模型的整合 在本次的設計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做的車門進行整體的組合，其他同學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 模型的整合，實體加厚與快速成型 38 在進行整合是可以利用部件的導入，在本次的組合是用的是“復制 粘貼 ”，因為在點云的分割時用的是相同的坐標，因此在此處就不需要在做額外的 點云坐標的對其，如果在開始時沒有按照相同的點云做分割，則在此處就需要先對齊坐標，點擊原圖層中的坐標原點即可對其坐標。 對插入進去的模型進行面的連接與過渡，多余曲面的剪切，最后生成如圖 53 所示模型，最后對模型進行鏡像，在鏡像的過程中選好基準平面，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，對于做的大出來的面，在整合的過程中需要進行剪切，由于各部分每個人的界定范圍不同，所以自動整合時有些面在 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的說明，做法是相同的。在過渡區(qū)域面的光順也是應該要進行的。在與頂蓋的拼接過程中，應該進行倒圓角，在本次的構建中，由于面已經(jīng)進行切割 所以不能面的 X 成形，主要進行了面的切割，在此處的構造中存在著縫隙之類，這里的光順不是很好。 山東理工大學 模型的整合，實體加厚與快速成型 39 圖 54 整合后的模型 模型實體加厚 對建好光順好的模型需要進行實體的加厚，如圖 55 所示為覆蓋件后擋風玻璃與小玻璃的實體加厚。 在進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，這樣相對方便，簡單。加厚的方法是“插入 偏置 \縮放 加厚 ”。在加厚的過程中也會碰到不能進行加厚的部分，對此需要移除裂縫，點擊設置中“移除裂縫”即可進行加厚，在本設計中，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行。 山東理工大學 模型的整合，實體加厚與快速成型 40 圖 55 后擋風玻璃與小玻璃的實體加厚 快速成型技術是快速原型制造技術的簡稱， 英文： Rapid Prototyping（簡稱 RP 技術），或 Rapid Prototyping Manufacturing，簡稱 RPM。誕生于 20 世紀 80 年代后期，是集機械工程、 現(xiàn)代 計算機技術、 CAD/CAM 技術 、激光技術，分層制造技術、數(shù)控技術、新材料科學于一體的一門新技術 ,是一種用材料逐層或逐點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)在制造技術并不發(fā)達的 19 世紀。早在 1892 年， Blanther主 張用分層方法制作三維地圖模型 [7]。 1979 年東京大學的中川威雄教授 ,利用分層技術制造了金屬沖裁模、成型模和注塑模。光刻技術的發(fā)展對現(xiàn)代 RP 技術的出現(xiàn)起到了催化作用 [8]。 20 世紀 70 年代末到 80 年代初期， 1978 年美國 3M 公司的、 1980 年日本的小玉秀男、 1982 年美國 UVP 公司的 以及 1983 年日本的丸谷洋二，在不同時間不同地點分別獨立地提出了 RP 的概念，即利用連續(xù)層的選區(qū)固化產生三維實體。山東理工大學 模型的整合，實體加厚與快速成型 41 在 UVP 的繼續(xù)支持下，完成了 一個能自動建造零件的稱之為 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概念和技術就是由 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的成型機。 1984 年 Michael Feygin 發(fā)明了分層實體制造 (Laminated Object Manufacturing， LOM)的方法，并于 1985 年成立了 Helisys 公司，LOM1015 作為第一臺商業(yè)機型也于 1990 年前后開發(fā)成功。 美國 Texas 大學研究生 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 (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 商業(yè)機 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算機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，之后升降臺下降一層高度，已成形的層面上又布滿一層樹脂，然后再進行新一層的掃描，新固化的一層牢固的粘在前一層上，如此反復直到整個零件制造完畢，得到一個三維實體模型。該工藝的特點是：原型件精度高，零件強度和硬度好，可制造出形狀特別復雜的空心零件，生產模型柔性化好，可隨意拆裝 ，是間接制模的理想方法。缺點是需要支撐，樹脂收縮會導致精度下降，另外光固化樹脂有一定的毒性而不符合綠色制造發(fā)展趨勢等。 (2)分層實體制造（ LOM） 它是根據(jù) CAD 模型數(shù)據(jù)用激光器對背面涂有熱融膠的紙切割出其某層的內外輪廓，然后用熱軋輥滾壓，使該層和底下各層粘在一起，如此反復，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 軟件便會計算出每層的橫截面。 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 模型的整合，實體加厚與快速成型 42 料 做剖面線切割，形成小方格方便以后清除。 ，系統(tǒng)便會自動測試高度，并計算出一個新截面，激光便再次進行切割，當所有層面完成后，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零件原型質似硬木，精度達 ，可在 200 錯誤 !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 (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：先在工作臺上鋪上一層粉末，在計算機控制下用激光束有選擇地進行燒結 (零件的空心部分不燒結，仍為粉末材料 )，被燒結部分便固化在一起構成零件的實心部分。一層完成后再進行下一層，新一層與其上一層被牢牢地燒結在一起。全部燒結完成后，去除多余的粉末，便得到燒結成的零件。該工藝的特點是材料適應面廣，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，原型強度高，所以可用樣件進行功能試驗或裝配模擬。 (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，用蠟粉、陶瓷粉或金屬粉末由激光逐點燒結而形成一層截面。直接型殼制造法是用特殊粘結劑代替激光，直接粘結各種粉末而形成模型，用該法粘結型砂就可以直接制做鑄造砂型。 圖 52FDM 原理圖 山東理工大學 模型的整合，實體加厚與快速成型 43 快速成型技術作為一種 集機械工程、 CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數(shù)控技術、材料科學、激光技術于一身 的新技術， 可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵瑥亩鵀榱慵椭谱?、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(xiàn)手段 ， 傳統(tǒng)方法相比具有獨特的優(yōu)越性和特點 : 1. 加工周期短，成本低，成本與產品復雜程度無關，可實現(xiàn)自由制造 (Free FormFabrication)， 一般制造費用降低 50%，加工周期節(jié)約 70%以上，這是傳統(tǒng)方法無法比擬的。 2. 產品的單價幾乎與批量無關，特別適合于新產品的開發(fā)和單件小批量零件的生產。 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，無需機加工方面的專門知識就可操作 ,容易實 現(xiàn)機械制造一體化 。 4. 無切割、噪音和振動等，有利于環(huán)保。 5. 整個生產過程數(shù)字化，與 CAD 模型具有直接的關聯(lián)，零件可大可小，所見即所得，可隨時修改，隨時制造。 6. 與傳統(tǒng)方法結合，可實現(xiàn)快速鑄造，快速模具制造，小批量零件生產等功能，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) ,不會產生激光器衰減帶來的高使用和維護