【導讀】快速成型技術與50年代的數(shù)控技術和最近20年發(fā)展起來的特種加工技術一。它是一種基于離散堆積成型的數(shù)字化制造技術，集激光技術、計算機。技術、精密機械、精密伺服驅(qū)動和新材料技術等先進技術于一體的綜合高新技術。的市場對新產(chǎn)品快速開發(fā)和快速制造的要求［1］［2］。1）生產(chǎn)、經(jīng)營及市場全球化；2）顧客需求個性化、多樣化；3）產(chǎn)品生命周期縮短，更新?lián)Q代加速化；需求的新產(chǎn)品、產(chǎn)品創(chuàng)新技術成為提高企業(yè)競爭力的關鍵。市場全球化和用戶需求個性化為先進制造技術提出了新的要求［4］。活性，在不增加成本的前提下能夠以小批量生產(chǎn)甚至單件生產(chǎn)產(chǎn)品。材料的出現(xiàn)、激光技術的發(fā)展為快速成型技術的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了技術基礎。由于RP技術的成型原理突破了傳統(tǒng)加工中的塑性成形（如鍛、RP技術將復雜的三維加工技術分解成簡單的二維加工的組合，RP技術屬于環(huán)保型技術，能源和原材料的利用率。RP技術的具體工藝不下30余種。1）用于概念設計的原型。

　　

【正文】 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，更多的粉末燒結在一起。 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］ 。提高精中北大學 2020 屆畢業(yè) 論文 第 30 頁 共 37 頁 度的方法也主要是從以下這幾個方面著手： 提高模型精度的方法：用更高次的曲面逼近實體的曲面；用更密的三角形面片去逼近實體模 型。 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。這樣可以中北大學 2020 屆畢業(yè) 論文 第 31 頁 共 37 頁 將切片的誤差減到最小。同時還應盡量采用較小的切片厚度，使誤差與切片厚 度成正比，還可以采用斜面成型技術，這樣可以將切片的臺階誤差減到最小。 圖 制件 1 的不同方向尺寸誤差 減少成型收縮引起的誤差的方法：收縮引起的誤差是許多快速成型技術中最大的誤差源，所以減小成型收縮對于減小成型誤差是最重要的途徑。成型收縮是材料的固有特性，根據(jù)不同材料物理化學性能，燒結 加工中合理地選擇激光燒結功率、激光掃描間距、掃描速度等工藝參數(shù)， 再通過修正系數(shù)減少尺寸的收縮。而且當粉末燒結時，燒結密度將比粉末密度大這樣引起的收縮是融熔固化收縮。當激光束掃描 過后， 粉末從熔融狀態(tài)到固相狀態(tài)有一定的固化時間。如果在這個時間段內(nèi)對比再從另一個方向進行掃描，則可以改變其固化取向，使變形 方向發(fā)生改變，以減少收縮，這種收縮還可以通過降低冷卻速度，增加弛豫時間來減小，也可以通過降低燒結程度來減小這種收縮率。除了熔固收縮外，還有一個方面是由于溫度冷卻而引起的收縮，減少這個收縮應掌握好激光燒結材料的預熱溫度，減少溫差，制件燒結后，降低制件的冷卻速度。 通過減小成型材料的收縮率，如加入一些無機材料顆粒，可以大大降低成型收縮。有的還可以采用收縮率小的成型材料。降低收縮率還有利于減少 成型翹曲，通過適當?shù)难a償來提高成型件的平面精度，也可減少誤差。在平面精度方面的機器誤差主要是指激光掃描精度問題產(chǎn)生的誤差，可以通過校準的方法來提高掃描精度。 高度方向的精度 中北大學 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、首層效應和成型垂直移動等 ［ 32］ 。減小模型誤差與上述減小平面誤差方法相同。減小切片誤差， 切片厚度 h 越小，切片誤差越小，但成型件的加工時間要增加。減少首層效應通過實驗和分析模型可以得到燒結層厚 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。減少機器 誤差只有通過更進一步提高運動精度來減少。減少由于成型收縮引起的誤差可以通過減小收縮率的方法來減小這種誤差，也可以通過補償?shù)霓k法來減小，如果最后一層的收縮量為 h5， 那么可以增加的鋪粉量為 h5/λZ，一般來說可以在最后一層燒結完后，下降層鋪粉一次到兩次，然后對最后一層重新燒結一次到兩次，可以將這個誤差減到最小。對于因已成 型部分的移動所造成的誤差，可以從工藝上解決，或者采取補償?shù)霓k法， 從工藝上可以將零件中具有較大的成型平面放到最底層，大平面的移動阻力大 則 向下的移動量會更小。如果有些零件無法調(diào)整成型方向，那么可以根 據(jù)移動的規(guī)律對模型作一些補償。 綜合以上因素考慮，為保證制件精度在允許的范圍內(nèi)，在三維造型時，將制件的設計尺寸放大 ％。此參數(shù)能保證制件在燒結過程中各方向的尺寸都能在經(jīng)過人工后處理的條件下達到指定尺寸要求。 本章小結 本章首先比較全面的分析了影響覆膜砂選擇性激光燒結制件精度的主要因素，然后針對精度問題進行了大量燒結工藝實驗，通過對實驗結果的分析得出了激光功率和尺寸大小對制件精度的影響規(guī)律，并就提高 SLS 制件精度提出了一些相應的解決方法， 使得到的覆膜砂制件能成功的應用到實際生產(chǎn)中。 中北大學 2020 屆畢業(yè) 論文 第 33 頁 共 37 頁 4 結論 本文以覆膜砂為材料，以激光燒結條件下覆膜砂燒結制件的后處理工藝為研究對象，通過大量的試驗分析得到了合理的后處理加熱保溫溫度和時間，成功的制取了三維試樣。主要完成的研究工作包括： 1）采用對燒結后的制件進行后處理的工藝方法，解決經(jīng) SLS 法燒結的覆膜砂試件的燒結強度較低，不能直接用于澆注金屬鑄件的問題。通過大量后處理試驗，找到了原型燒結件后處理最佳加熱溫度和保溫時間為： 230℃ 和 25min。通過對經(jīng)后處理的原型件的強度、發(fā)氣性、潰散性的實驗分析，證明采用上述最佳燒結及后處理工藝獲得的原型件滿足實際生產(chǎn) 要求。 2）比較全面的分析了影響制件精度的主要因素，針對精度問題進行了大量燒結工藝實驗，通過對實驗結果的分析得出了激光功率和尺寸大小對制件精度的影響規(guī)律，并就提高 SLS 制件精度提出了一些相應的解決方法。 中北大學 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 [M].武漢：華中理工大學出版社， 1999， 8（ 2）： 15～19 [2] 馬濤 .激光選區(qū)燒結快速成型技術的系統(tǒng)優(yōu)化及應用擴展的研究 [D].鎮(zhèn)江：江蘇大學， 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)新的關鍵使能技術 .中國機械工程， 2020， 10： 63～ 69 [4] 孫大涌主編 .先進制造技術 .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的應用研究進展 .航空制造技術，2020， 7（ 6） ： 2～ 5 [6] 王秀峰，羅宏杰編著 .快速原型制造技術 .中國輕工業(yè)出版社， 2020， 5（ 6）15～ 18 [7] 趙保軍 .選擇性激光燒結快速成形工藝建模與優(yōu)化研究 .北京航空航天大學博士論文 ， 2020： 30～ 45 [8] 顏永年等 .快速原型技術的發(fā) 展與未來 .科技學術論文集 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 .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)大學學報，2020， 2： 25～ 36 [11] Hua Guoran, etc. Rapid Manufacturing of Metal Parts. 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