张永[1]2008年在《FDM快速成型中工艺支撑的智能化设计》文中研究指明快速成形技术是20世纪80年代中后期发展起来的、观念全新的现代制造技术,它能以最快的速度将设计思想物化为具有一定结构和功能的三维实体,低成本制作产品原型甚至零件,非常适合当代市场竞争的需要。而对于其中的光固化(SLA)和熔融沉积(FDM)快速成形工艺,支撑结构的产生是一项必不可少的工艺规程,支撑结构在固定零件、保持零件形状、减少翘曲变形方面有着重要作用。为了开发出拥有自主知识产权的熔融沉积快速成形系统,本论文展开了支撑智能化设计研究工作。首先,支撑数量的多少直接影响到零件与支撑相接触面的表面质量、增加加工废料和去除的难度,针对此问题本文进行了分层方向优化,减少了支撑生成数量;基于STL模型分层后的层片文件,论文采用了先填充后比较的支撑设计方法将复杂的轮廓环布尔运算转化为二维线段的逻辑比较运算,提高了支撑生成效率;为优化扫描路径、缩短零件制造周期,对生成的支撑线段进行了分区域规划和标准CLI格式输出;最后以Visual C++为编程语言、OpenGL为图形工具,开发了一个支撑自动生成的可视化软件,并将该软件模拟产生的CLI格式零件在快速成型机上进行了生产实验,实验结果表明:文中支撑结构自动生成方案正确、可靠、实用,具备投入实际生产的经济价值。同时在本文的工作中,还在以下方面加入了新的设计方法和思想:首先,将分层方向优化物化为三个直接的数学模型指标,通过零件的可视化将经验优选与目标定量计算相结合。对于特定的成型物件,根据制作者对各指标的侧重程度(即既权重系数)就可以选择相应的最佳制作方向,简便实用。其次,将各层面轮廓填充转化为二维线段后,在进行上下层面二维线段的求差、并运算时不是直接进行各端点坐标浮点数的逻辑判断比较,而是对各点进行合并排序并附加状态标志,然后根据一条线段中首末两点的状态位就可直接实现该线段的去除或保留,大大简化了逻辑判断的复杂程度。最后,基于层片扫描线比较产生的各层支撑线均为同一方向,为实现上下两层支撑线的十字交叉填充、增加支撑强度,本文提出了层片分别沿水平和垂直方向填充、进行两次支撑运算,然后奇数层输出相应的水平支撑线、偶数层输出相应的垂直支撑线,即实现了隔层交叉填充。
董学珍[2]2004年在《光固化快速成形中柱形支撑自动生成算法研究》文中指出快速成形技术是20世纪80年代后期发展起来的一门新兴技术,它的出现给传统的制造业带来了革命性的变革。光固化快速成形技术是世界上研究最早、精度最高、应用最广泛的一种快速成形技术。工艺支撑生成技术是光固化快速成形中的关键技术,它能约束零件的变形,是光固化快速成形技术顺利制作零件所不可缺少的,近年来已经成为光固化快速成形技术进一步发展的难点之一。为了开发出拥有自主知识产权的光固化快速成形系统,本论文展开了对光固化快速成形系统中支撑自动生成算法的研究。本课题“光固化快速成形中柱形支撑自动生成算法研究”,是在认真学习和研究前人成果的基础上,根据现有的支撑生成方法的优点及存在的问题,结合目前光固化快速成形系统的工艺特点,探索另一种支撑结构形式,以期能够丰富光固化成形工艺软件体系,满足各种复杂构件对适应性成形工艺支撑的需求。柱形支撑是本文提出的一种新的光固化快速成形工艺支撑形式,并用两种不同的算法实现了STL格式实体柱形支撑的自动生成,即遍历布点射线支撑生成算法与遍历曲面三角面片支撑生成算法。并在此基础上进一步实现了ZIF格式的十字柱形支撑和点状柱形支撑的自动生成技术。目前本文的研究工作已经取得了很好的计算机仿真与实验效果,已成功应用于光固化快速成形系统中,成功地解决了光固化快速成形技术中的难点问题之一。
刘玉山[3]2003年在《MDT环境下RP数据处理软件的研究与开发》文中进行了进一步梳理随着快速成形技术的发展，人们对制件的精度越来越重视。通过不断改进成形工艺和成形材料的性能，其精度已有很大的提高。然而在快速成形技术中，目前普遍采用基于STL文件的数据处理方式，再加上在成形过程中难以克服的阶梯效应，这就在一定程度上限制了制件精度的进一步提高。此外，现有快速成形系统中的CAD、数据处理和监控加工软件彼此独立，使得其前处理过程想当繁琐，要求操作人员必须具有较高的素质。针对上述问题，本文在深入研究直接分层和自适应分层方法的基础上，基于MDT软件环境，开发了RP数据处理软件。所作的主要工作如下： (1) 提出一种基于网格划分的参数曲面与平面求交算法。这种算法简单、实用，已成功地应用于基于CAD模型直接分层的RP数据处理软件中。 (2) 提出一种综合考虑法线与面积的自适应分层算法，并针对同一模型对自适应分层和等厚分层的误差分布作了比较。结果表明，在相同的尖峰误差条件下，自适应分层能明显提高加工效率。 (3) 在深入研究MDT(Mechanical Desktop)中三维模型表示方法的基础上，运用Autodesk公司提供的MDT二次开发工具ObjectARX和MDT API，成功地实现了对MDT模型信息的提取，进而使直接自适应分层算法得以实现。 (4) 对直接分层得到的数据进行了工艺规划。实现了对层片轮廓线段的排序、拟合、刀具补偿以及轮廓内部填充和扫描路径优化等。 (5) 根据RP数据处理系统的功能需求，对整个软件进行系统设计，并对各个功能模块进行集成。该系统不但提供了目前RP系统普遍采用的CLI文件输出接口，而且还自定义了一种新的由直线和圆弧组成的CLA文件接口，从而为后续监控加工模块的实现和整个CAD/CAPP/RP系统的集成奠定了基础。 本课题的研究，对提高快速成形制件质量、简化数据前处理过程、促进RP设备的重新定位具有重要的理论意义和实用价值。
陈青果[4]2004年在《MDT环境下RP数据处理与设备驱动程序的研发》文中进行了进一步梳理作为一种新兴的综合性制造技术，快速成形(Rapid Prototyping)技术以计算机辅助设计(CAD)和数控(NC)等多项使能技术为基础，并随着这些技术的发展而不断向前发展。目前，几乎所有的快速成形系统均采用STL文件作为数据交换接口。STL文件是CAD模型表面的三角化表示，无疑会造成精度损失。另外，现有快速成形系统的CAD模块、数据处理模块、监控加工模块三者彼此独立，使得快速成形的前处理过程相当繁琐。针对以上问题，本文基于MDT软件环境，在深入研究RP自适应分层方法的基础上，开发了RP数据处理及设备驱动程序，为实现CAD／CAPP／RP一体化奠定了基础。论文所做的主要工作如下： (1) 在综合考虑各种分层算法的基础上，提出了法线与面积综合判定法来确定分层厚度的CAD模型直接自适应分层算法：并针对同一模型对自适应分层和等厚分层进行了比较，结果发现：自适应分层在精度方面虽然与等厚分层基本相当，但是其层数可以显著减少，所以采用自适应分层可使成形效率显著提高。 (2) 研究了MDT软件平台下CAD模型数据的内部表达方法，运用Autodesk公司提供的MDT二次开发工具ObjectARX和MDT API，实现了MDT模型的几何信息和拓扑信息提取，使自适应分层算法得以实现。 (3) 通过对直接分层轮廓进行处理，实现了层片轮廓数据的提取、层片轮廓的重建、激光光斑的补偿，以及层片轮廓的填充和扫描路径的优化。 (4) 从激光选择性烧结机理出发，建立了激光扫描功率与扫描速度之间的匹配规则，以实现在不同扫描速度下激光功率的自动匹配。 (5) 针对SLS工艺，从理论上推导了振镜式扫描系统中振镜转角与X、Y坐标之间的关系，为CLI格式文件向PMAC运动程序的数据转化提供了理论依据。 (6) 考虑SLS工艺特点，根据PMAC指令规则，实现了从标准CLI格式文件到PMAC运动程序的自动转化。同时，针对SLS工艺，设计了基于PMAC的控制系统方案。 (7) 基于Windows操作系统，应用VC++6.0和ObjectARX对MDT6.0进行了二次开发，并对各模块进行了集成，形成了功能比较完善的基于MDT环境的RP应用软件。 本课题的研究，对于提高RP制件精度、提高成形效率、实现CAD／CAPP／RP一体化具有重要的理论意义和实用价值。
范晖[5]2009年在《金属零件叠层模板电沉积成形的基础研究》文中指出快速原型制造技术(Rapid Prototyping Manufacture, RPM)是20世纪80年代初发展起来的一项重要的制造技术,它采用离散堆积的技术思想,以叠层制造方式成形复杂的零部件或模具。自其闻世以来,制造出具有实际功能的金属零件,一直是RPM领域研究者的关注方向。电铸是另一种通过非接触性加工的电沉积方法制造金属零件的技术,它具有加工时无切削应力变形、无热影响区、无工具损耗、加工精度高、成本经济、适用范围广等优点,因此非常适合作为各种精密、异型、复杂等难以用传统加工方法制取或加工成本很高的金属零件的制造手段。本文将电铸和快速原型制造技术的核心思想“叠层制造”系统地结合起来,开发了一种成形金属零件的新方法—叠层模板电沉积成形技术。它的加工原理可表述为:首先通过对目标零件进行分层切片处理,制作出一组具有特定轮廓的屏蔽模板,金属阳离子逐层、选择性地沉积至模板限定的区域内,最终形成以模板型腔为侧面边界的金属零件。该技术融合了原型制造技术和电铸技术的优点,具有适于制造复杂形状零件,成品零件机械性能较好,加工成本低廉的特点。它主要针对毫米级加工尺度上的微小型金属结构器件制造,是特种成形技术领域内新型工艺研究的一次有益的探索。本文进行了叠层模板电沉积法成形金属铜零件的基础试验研究,并进行了以下主要工作:(1)提出了将叠层制造技术与电沉积技术相结合于一体制造金属零件的成形技术,阐述了叠层模板电沉积直接成形金属零件技术的成形原理;在对有关的电化学基本理论、快速成型技术、电沉积技术和方法分析和总结的基础上,立足于现有的试验条件,设计和实现具有可行性的加工方式和工艺路线。(2)针对试验具体环境,开展对叠层模板电沉积设备的试验研制,整个试验系统包括三个部分:加工控制系统、电铸液系统、电沉积系统。对现有的电化学加工平台设备进行改造、完善,并在其基础上进行专有设备的设计和制造,建立符合试验要求的叠层模板电沉积加工系统。(3)针对叠层模板电沉积的技术特点,选择适宜的分层算法并开展相关分层软件的设计,实现了对STL格式下任意CAD模型的分层切割操作,完成分层文件与模板数控加工系统的对接和兼容;同时,基于叠层模板电沉积中的操作环境,选取合适的模板材料,设计了模板的加工流程及在加工中的配置方式。(4)使用有限元仿真软件建立相关电场模型,初步分析电场分布在电极尺寸、辅助阴极、模板厚度等加工参数改变时的变化规律,并对试验中可能出现的问题进行预分析,为试验的进行提供参考依据。(5)系统研究了叠层模板电沉积中存在的工艺问题,包括最关键的问题—单层模板电铸中由于非均匀电场分布导致的沉积金属厚度极度不均。通过改变试验环境,包括设置旋转阴极和辅助阴极,改变电流参数以及采用脉冲电流和换向脉冲电流,特别是对换向脉冲电流的参数(正负脉冲的脉宽、频率、工作时间、关断时间以及电流密度)进行反复优化,并从理论上对负脉冲电流改善沉积层均匀性的作用进行了分析,获得了平整性好的模板电沉积层。(6)成形了一组具有不同形状和不同厚度的铜的零件,验证了叠层模板电沉积制造小型金属零件的可行性,并对试验样品进行了性能测试和精度测试,结果表明,零件具有较好的机械性能。最后,对该技术存在的不足作了分析,并提出了相应的改进方向和措施。
王国俊[6]2005年在《基于选区激光烧结快速成形技术的软件系统研究与实现》文中认为快速成形技术是上世纪八、九十年代发展起来的一种新型制造技术,它是计算机、数控、激光和新材料等学科的技术集成。这一技术与传统制造技术的显著区别在于其分层制造思想和从概念设计、详细设计直到原型制造一体化的设计和加工方式。快速成形软件系统是快速成形系统的灵魂,包括数据检验与处理软件和数控代码生成软件。快速成形软件系统主要负责:输入模型的数据文件、检验其合理性并修正错误、进行实体分层、加工参数设定、生成数控代码、加工仿真等。本文以选区激光烧结快速成形为研究对象,对选区激光烧结快速成形的研究现状和成形机理进行了深入研究,分析了影响成形零件质量的各项工艺参数,实现了基于选区激光烧结快速成形的快速成形软件系统。主要工作有以下几个方面:分析了目前快速成形软件系统阻碍快速成形技术研究和发展的主要原因,实现了软件系统与快速成形设备的软硬分离,并且实现了输出代码的标准化和数控代码的用户定制功能。分析了选区激光快速成形中影响零件成形质量的主要工艺参数,为软件系统中参数项的设置提供参考,并对多项工艺参数的优化设置进行了详细的理论分析。在实现了传统的逐行直线扫描方式的基础上,提出和实现了隔行直线扫描和 Z 字形网格扫描这两种新的扫描方式。完成了 RAP-III 选区激光烧结快速成形软件系统的设计,并通过加工仿真和工艺试验对软件系统的输出代码进行了检验。
刘志辉[7]2007年在《数值模拟快速成形及模具制造集成化的研究》文中研究表明本论文是我的导师宋玉泉教授关于“连续局部塑性精成形设备及工艺”研究方向的一个组成部分,与吉林大学超塑性与塑性研究所承担的国家科技攻关计划项目“汽车连杆辊压塑性精成形新设备和新工艺”密切相关,按照导师所提出的“科、教、产”一体化模式进行。随着科学技术的不断发展,各种先进制造技术不断涌现,如何更好的利用先进制造技术,最大限度的发挥其优势,成为了一个难题。本文从集成化出发,对逆向工程与快速成形集成,CAD/CAE集成,CAD/CAM集成方式做系统研究;并结合吉林大学超塑性与塑性研究所现有设备对集成化方案做具体设计;以连杆成形为例,对集成化制造系统在连杆成形中的应用做具体介绍。与传统的产品设计制造相比,数值模拟、快速成形及模具制造集成化系统能够缩短产品设计、制造周期,提高产品设计、制造质量,降低成本,最终提高产品市场竞争力。
龚桂华[8]2008年在《基于UG的汽车密封条逆向模块的二次开发》文中提出逆向工程在汽车密封条产品设计中的应用,是一项全新的应用性研究。它存在两个主要问题:①汽车密封条的CAD模型重构;②汽车密封条的快速原型件制作和产品浇注。UG具有强大的曲面造型功能和一定的逆向造型功能,但是点云处理能力有限,满足不了密封条模型重构的性能要求;Imageware是专业的逆向软件,逆向造型功能强大,但是专业性太强,对操作人员的技术水平要求过高,难以普及应用。本文以UG3.0为平台,以VC++6.0为开发语言进行了点云提取及特征线拟合模块的开发,提高了在UG中进行密封条模型重构的效率和精度。在获得汽车密封条产品的CAD模型之后,通过FDM快速成形工艺制作汽车密封条的快速原型件,以此进行硅橡胶模具的翻制,然后用硅橡胶模具浇注密封条产品,实现密封条产品的快速原型件制作和样件制作。通过不断改进工艺方法和优化工艺参数设置,提高样品浇注的成功率,使产品达到精度要求,最终完成汽车密封条的逆向设计过程,验证了用逆向工程技术进行汽车密封条产品设计方案的可行性。本文的主要研究工作如下:1、研究应用Imageware进行汽车密封条CAD模型重构的方法。2、以VC++为开发语言,应用UG的二次开发工具UG/OPEN API、UG/OPEN GRIP、UG/OPENMenuScript和UG/OPEN UIStyler进行UG逆向模块的二次开发,以提高在UG中进行密封条模型重构的效率。3、研究应用FDM工艺制作汽车密封条快速原型件的工艺方法和参数设置。4、研究硅橡胶模具的翻制方法和产品浇注问题。
肖翔[9]2015年在《微喷射粘结快速成形系统控制软件的研究与实现》文中研究说明基于粉末材料的微喷射粘结快速成形系统具有运行成本低、维护简单、环境适应性好等优势,当前该成形系统的控制软件对制件的成形效率及成形精度有较大影响。本文针对成形效率及成形精度偏低的原因,运用编程工具Qt开发与实现运用奇偶环填充算法及基于Sobel算子的边缘检测方法的控制软件。(1)基于微喷射粘结成形原理,提出了奇偶环填充算法,将同一层高的截面图形中的轮廓环按包含关系依次编号,再根据编号从小到大按奇偶性依次填充,提高图形填充效率进而提高成形效率。针对微喷射粘结成形模型表面精度偏低的问题,对填充图形进行灰度处理,运用Sobel算子实现边缘检测,通过实时反馈的喷头坐标,在打印模型边缘部分时控制喷嘴脉冲,提高模型成形精度。(2)基于Qt平台开发人机友好的控制软件,实现3D模型和2D图形的显示,填充算法以及边缘检测功能,设计并完成与硬件设备的通信功能。实现控制软件的跨平台操作功能,在Windows、Linux以及嵌入式ARM平台下正常运行。(3)对比研究本控制软件与主流开源控制软件的文件预处理方式对成形效率的影响,结果表明本控制软件将STL文件转化为位图可以即时显示,Slic3r将STL文件转化为Gcode需要35秒。因此本控制软件在文件预处理方面成形效率较高,并且可以通过边缘检测提高成形精度。通过本论文的研究,设计了操作简单、人机友好的微喷射粘结快速成形控制软件,并通过填充算法提高了成形效率,运用边缘检测在一定程度上提高了模型成形精度,为微喷射粘结技术的应用与发展奠定了一定的理论和实践基础。
刘永强[10]2004年在《射流电沉积快速成形控制系统的研究与应用》文中研究指明射流电沉积快速成形技术是制造直接金属型的新工艺，控制技术是其关键技术和工艺实验的基础。 本文分析了射流电沉积快速成形系统的组成和功能，采用了CAD模型几何信息的数据处理和射流电沉积的现场成形控制相分离的，以ISO数控代码为数掘接口的分布式控制的体系结构。 本文使用了分布式构架和组件技术设计并实现数据处理子系统，采用了NC+PC的模式、面向对象的模块化方法、多线程及同步等技术设计并实现现场控制子系统。 最后，在研制的系统上进行了射流电沉积快速成形工艺实验，得到了基本实验结论和金属铜的快速成形样件，验证了射流电沉积快速成形控制系统良好的应用性。 本文的研究得到了国家自然科学基金“射流电铸快速成型研究及生成纳米晶金属零件的探索”(课题号：50175053)的资助。
参考文献：
[1]. FDM快速成型中工艺支撑的智能化设计[D]. 张永. 南昌大学. 2008
[2]. 光固化快速成形中柱形支撑自动生成算法研究[D]. 董学珍. 华中科技大学. 2004
[3]. MDT环境下RP数据处理软件的研究与开发[D]. 刘玉山. 河北工业大学. 2003
[4]. MDT环境下RP数据处理与设备驱动程序的研发[D]. 陈青果. 河北工业大学. 2004
[5]. 金属零件叠层模板电沉积成形的基础研究[D]. 范晖. 南京航空航天大学. 2009
[6]. 基于选区激光烧结快速成形技术的软件系统研究与实现[D]. 王国俊. 南京航空航天大学. 2005
[7]. 数值模拟快速成形及模具制造集成化的研究[D]. 刘志辉. 吉林大学. 2007
[8]. 基于UG的汽车密封条逆向模块的二次开发[D]. 龚桂华. 贵州大学. 2008
[9]. 微喷射粘结快速成形系统控制软件的研究与实现[D]. 肖翔. 华中科技大学. 2015
[10]. 射流电沉积快速成形控制系统的研究与应用[D]. 刘永强. 南京航空航天大学. 2004