引 言
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選擇性
激光燒結(jié)快速自動成型（SLS—Rapid Prototyping）技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要組成部分，它集成了
CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、
激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)成果。與傳統(tǒng)制造方法不同，
快速成型制造從零件的CAD模型出發(fā)，通過軟件分層和數(shù)控成型系統(tǒng)，用
激光束或其它方法將材料堆積而形成實體零件。即將復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化成一系列的二維制造的疊加，因而可以在不用
模具和傳統(tǒng)
刀具的條件下生成幾乎任意形狀的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。雖然由于成型材料的不同，成型件的強度和精度較低，很難直接作為最終零件或模具使用，但可以作為樣件或模具的母模使用。當(dāng)然直接制造模具的快速成型設(shè)備也有了初步的發(fā)展，本文重點講述的是快速成型制造模具母模的技術(shù)�？焖俪尚椭颇＜夹g(shù)可以大大降低制模的成本，縮短模具的制造周期，增強產(chǎn)品的市場競爭力。目前該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車摩托車、科學(xué)研究、醫(yī)療、家電等領(lǐng)域。
O1.a=O sW": ~=H 1 SLS原理
Xe aO ,P fR>(b?C 快速成型技術(shù)根據(jù)成型材料的不同可以分為立體印刷成型（熱固性光敏材料）、選擇性激光燒結(jié)（石蠟、金屬、陶瓷粉末）、熔融沉積造型（石蠟、塑料、低熔點金屬）和分層實體制造（紙、金屬帶、塑料膜）。本文介紹的是選擇性激光燒結(jié)成型，用于成型加工的機器是從北京隆源購進的AFS320快速成型機。選擇性激光燒結(jié)成型的原理是首先生成一個產(chǎn)品的三維CAD模型或曲面模型文件，將其轉(zhuǎn)換成STL格式，再從STL文件“切”出設(shè)定厚度的一系列片層，或者直接從CAD文件切出一系列的片層，這些片層按次序累積起來便是所涉及零件的形狀。如圖1所示，整個成型過程是在成型活塞筒內(nèi)完成。在成型活塞筒的一側(cè)有一個供粉活塞筒。成型步驟如下：
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QES[/i + y7 I')}SC 圖1 AFS320快速成型機原理
o9!DK ^AWM/aY 首先，供粉活塞上移一定量。鋪粉滾輪將粉末（PSB）均勻地鋪在加工平面上。
激光器發(fā)出激光，計算機控制激光器的開關(guān)及掃描器的角度，使得激光束以一定的速度和能量密度在加工平面上掃描。激光器的開與關(guān)以及掃描器的角度是與待成型的零件的片層的第一層信息相關(guān)。激光束掃過之處，粉末燒結(jié)成一定厚度的片層，未掃過的地方仍然是松散的粉末，這樣零件的第一層就制造出來了。這時，成型活塞下移一定距離，這個距離等于待成型零件的切片厚度，而供粉活塞上移一定量（上移的量與模型的切出的片層厚度有關(guān)，一般是略大于片層厚度）。鋪粉滾輪再次將粉末鋪平后，激光束依照零件的片層的第二層信息加工。激光掃過之后，所形成的第二個片層也燒結(jié)在第一層上，如此反復(fù)，一個三維實體就疊加制造出來了。
[TP r FDB^JH9d 2 成型零件數(shù)據(jù)處理
eCY gi7? tQy@d_a=y 成型零件要經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理。處理的軟件分別有：三維CAD造型軟件（如PRO/E、
SolidWorks、SolidEdge或UG等）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理軟件（MAGIC9.0）和監(jiān)控軟件（AFSWin）。造型軟件都是市場上已有的，主要負(fù)責(zé)成型零件的幾何造型，然后將創(chuàng)建的零件模型輸出為STL格式。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理軟件MAGIC9.0打開STL文件，并進行一些數(shù)據(jù)處理與參數(shù)設(shè)置。
V `KXfY ,zy4+GW 2.1 模型修補與縮放處理
Hnwir!=7 dkuB{C, 因為各種三維造型軟件都有自己的數(shù)據(jù)格式，三維造型軟件創(chuàng)建的模型需要進行格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)出為STL格式，因此有可能會造成部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失，MAG-IC9.0打開STL格式的模型文件時要進行檢查，如發(fā)現(xiàn)模型中有錯誤或存在面的缺損，則需要進行錯誤修復(fù)與模型修補。因為零件是在高溫下燒結(jié)成型的，成型以后回到常溫下，零件都有一個收縮，因此，為了抵消這種收縮，一般是根據(jù)材料的不同進行模型放大補償，一般沿Z向放大1.005。而根據(jù)成型以后的零件所作的用途還要給CAD模型作另外的縮放處理。例如用石臘作為成型材料做消失模。如果消失模是用來鑄造鋁件，那么要CAD模型整體放大1%，如果消失模是用來鑄造鋼件，那么要給CAD模型整體放大2%。根據(jù)模具鑄造材料的不同選擇不同的縮放比例。
Vwp fkD` e UYd0L! 2.2 模型放置與添加零件支撐
`J h> 1l 9-DDly [)4 為了防止成型過程中零件的翹曲變形，需要給零件添加支撐。AFS（快速成型系統(tǒng)）提供了兩種支撐方法，一種是網(wǎng)格支撐，一種是基于切片和零件形狀的支撐。因為支撐只是在零件燒結(jié)成型的過程中防止零件翹曲變形，零件成型以后，支撐是需要去除的，因此支撐再燒結(jié)溫度要小于零件的燒結(jié)溫度。也就是激光束在掃描經(jīng)過支撐的時候，激光器的功率要降低，掃描密度要降低，掃描線寬要增大。這樣，支撐的燒結(jié)強度就低，成型以后很容易去除。如圖2所示，成型零件是一個吸塵器的封蓋，當(dāng)封蓋模型經(jīng)過縮放處理后就可以添加支撐了，涂顏色的部分即是添加的支撐。添加支撐的原則是對那些懸掉點、下棱線、傾斜角度過大的表面三種結(jié)構(gòu)需要加支撐。因此在放置模型時就應(yīng)該考慮到支撐的放置問題。一般對表面質(zhì)量要求較高的面最好放置為頂面，特別是對于細(xì)小凸起，如圖2所示的箭頭標(biāo)志，更要放置在頂面；同時，如果凸起的尺寸太小，需要對凸起高度進行一定比例的放大。對于細(xì)長的懸臂類結(jié)構(gòu)件最好橫放，豎放難以保證懸臂的直線度。為了提高掃描的效率，一般應(yīng)考慮將尺寸較大的邊橫放，減少掃描的層數(shù)，縮短加工時間。
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