薄片分层叠加成形.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 7 科目: 特种加工 题目：薄片分层叠加成形 姓名：严静静 学院：机械工程学院 专业：机械制造及自动化 班级：机自112班 学号：1108030351 联系方式 2014年05月14日 薄片分层叠加成形 简介 薄片分层叠加成形（Laminated Object Manufacturing,LOM)工艺又称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisya公司于1986年研制成功，并推出商品化的机器——LOM1050、LOM2030等。因为常用纸作原料，又称为叠层实体制造、分层实体制造、纸片叠层制造。由于叠层实体制造技术多使用纸材，成本低廉，制件精度高，而且制造出来的木质原型具有外在的美感性和一些特殊的品质，因此受到了较为广泛的关注，在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造型芯、砂型铸造木模、快速制模母模以及直接制模等方面得到了迅速应用。 一．LOM的工作原理 LOM工艺采???薄片材料，如纸，塑料薄膜等作为成形材料，片材表面事先涂覆上一层热溶胶。加工时，用CO2激光器（或）刀在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过热压辊热压，使当前层与下面已成形的工件层粘接，从而堆积成形。 图1-1 薄片分层加成形原理 1-收料轴 2-升降台 3-加工平面 4-CO2激光器 5-热压辊 6-控制计算机 7-料带 8-供料轴 图1-1是LOM工艺的原理图。 用 CO2激光器在最上面、刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的废料区域内切割成上下对齐的网格，以便于清除；激光切除完成后，工作台带动已成形的工件下落分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面；热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚；再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面切割、粘接完毕、得到一个三维的实体零件。 工艺过程及分类 1)前处理。它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近似 处理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。 2)分层叠加成形。它是快速成形的核心．包括模型截面轮廓 的制作与截面轮廓的叠合。 3)后处理。它包括工件的剥离、后固化、修补、打磨、抛光和表 面强化处理等。 成形材料 分层实体制造中的成形材料为涂有热熔酸的薄层材料，层与层之间的粘结是靠热熔酸保证的。LOM材料一般由薄片材料和热熔酸二部分组成。 薄片材料 根据对原型件性能要求的不同，薄片材料可分：纸片材、金属片材、塑料薄膜和复合材料片材。对基体薄片材料有如下性能要求： 抗湿性 良好的 良好的浸润性 抗拉强度 收缩率小 剥离性能好 纸片材应用最多。这种由纸质基底和图覆的粘结剂、改性添加剂组成，成本低。 KINERGY公司生产的纸材采用了融化温度较高的粘结剂和特殊的改性添加剂，成形的制件坚如硬木，表面光滑。有的材料能在200摄氏度下工作，制件的最小壁厚可达0.3-0.5mm，成形过程中只有很小的翘曲变形，即使间断地进行成形也不会出现不粘结的裂缝，成形后工件与废料易分离，经表面涂覆处理后不吸水，有良好的稳定性。 （2）热熔胶 用于LOM纸基的热熔胶按基体树脂划分，主要有乙烯-醋酸乙烯脂共聚物型热溶胶、聚酯类热溶胶、尼龙类热溶胶或其混合物。热溶胶要求有如下性能： 良好的热熔冷固性能； 在反复“熔融-固化”条件下其物理化学性能稳定； 熔融状态下与薄片材料有较好的涂挂性和涂匀性； 足够的粘结强度； 良好的废料分离性能； 提高叠层实体原型制作精度的措施 在进行STL转换时，可以根据零件形状的不同复杂程度来定。在保证成形件形状完整平滑的前提下，尽量避免过高的精度。不同的CAD软件所用的精度范围也不一样，例如Pro/E所选用的范围是0.01～0.05mm，UGⅡ所选用的范围是0.02～0.08mm，如果零件细小结构较多可将转换精度设高一些。 STL文件输出精度的取值应与相对应的原型制作设备上切片软件的精度相匹配。过大会使切割速度，严重减慢，过小会引起轮廓切割的严重失真。 模型的成型方向对工件品质（尺寸精度、表面粗糙度、强度等）、材料成本和制作时间产生很大的影响。一般而言，无论哪种快速成形方法，由于不易控制工件Z方向的翘曲变形等原因，工件的X-Y方向的尺寸精度比Z方向的更易保证，应该将精度要求较高的轮廓尽可能放置在X-Y平面。 切碎网格的尺寸有多种设定方法。当原型形状比较简单时，可以将网格尺寸设大一些，提高成型效率；当形状复杂或零件内部有废料时，可以采用变网格尺寸的方法进行设定，即在零件外部采用大网格划