光固化实验指导书

先进制造技术实验指导书

中国计量学院

工程训练中心编

目录

实验一激光快速成型零件的三维实体设计实验 (4)

实验二激光快速成型的数据准备实验 (5)

实验三复杂零件激光快速成型实验 (10)

实验四零件的硅橡胶模具实验 (13)

一、课程教学与实验教学计划学时比

40/8、 36/8

二、适用专业

机械类研究生和机械设计制造及其自动化本科生三、实验目的与基本要求

（一）实验目的

快速成型（Rapid Prototyping）技术是20世纪80年代后期发展起来的一种新型制造技术，是近20年制造技术领域的一次重大突破。通过实验使学生对快速成型技术的成型过程有较生动的理解，以及了解快速成型技术的应用-制作硅橡胶模具。

（二）基本要求

（1）在主讲教师提示要进行实验后，课代表或班长要及时与实验教师取得联系；

（2）根据自己本班同学们的课程安排和实验室的实验安排，与实验教师妥善的协调好实验的时间和分组；

（3）将实验时间和分组情况，及时地反馈给主讲教师和有关同学；

（4）参加实验的同学在实验前要做好本次实验的预习并写出预习报告；

（5）上实验课时，要提前十分钟进实验室，以便做好实验前的准备工作；

（6）认真地听好实验指导教师的安排和要求，要独立认真地完成各项实验任务；

（7）在实验的过程当中，要遵守实验室的各种规章制度；爱护仪器设备；注意节约原材料；不要做与实验无关的事情；

（8）若确定有特殊情况不能按时参加试验的同学，要及时地与实验指导教师联系，并在规定的时间内完成实验；

（9）各项实验设备在使用前要详细地进行检查，实验做完后要及时切断电源，将仪器设备工具等整理摆放好。发现丢失或损坏应立即报告；

（10）要遵守设备仪器的操作规程，注意人身和设备的安全；

（11）要保持实验室内和仪器设备的情节和整齐美观。工作台面要干净并要搞好室内卫生；

（12）在离开实验室前，要主动要求指导教师查验仪器设备等，并有指导教师在有关的实验数据的记录纸上签字，以求确认对设备仪器的完好和已完成了在实验室内应完成的工作；

（13）对实验结果要进行分析，整理和计算，认真填写实验报告；

（14）按要求及时递交实验报告。

四、实验内容

实验一激光快速成型零件的三维实体设计实验（一）实验目的要求

用CAXA软件做连杆的实体造型设计或者用任意三维实体造型软件设计任意复杂零件。

（二）实验设备

计算机

（三）实验步骤与内容

连杆的零件如下图所示：

用CAXA软件进行三维实体造型。

（四）实验报告要求

三维软件设计的复杂零件用电子版的形式提交，提交时用班号+学号+姓名存盘。提交时存成stl格式。

实验二激光快速成型的数据准备实验

（一）实验目的要求

用Magics软件对实验一所设计的三维实体加上辅助支撑。

（二）实验设备

计算机

（三）实验步骤与内容

在模型建好以后，在进行快速原型制作之前，需要进行stl文件的输出。这因为在成型过程中，由于未被激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件界面上的孤立轮廓和悬臂轮廓定位。因此必须设计一些细柱状或肋状支撑结构，并在成型过程中制作这些支撑结构，以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。为了成型完毕后能方便地从工作台取下工件，而不使工件损坏，在工件的底部也应设计和制作支撑结构。

所加支撑的主要类型有：点支撑，线支撑，网支撑，

块支撑，轮廓支撑，三角支撑，整体支撑等。

我们采用的给三维模型加辅助支撑的软件是Magics软件，软件如下图所示：

（1）调入三维零件，在file中用Load Part 命令调入零件名为×.stl的零件。

（2）分析零件是否有错误，用Fix Wizard命令。

（3）调整合适的尺寸比例，用Rescale命令。

（4）调整合适的摆放方向，用Rotatate命令。

（5）调整合适的位置，用Translate命令。

（6）加辅助支撑，用Support Generator 命令。

（7）导出加上辅助支撑的零件，用Export Platform 命令。

（四）实验报告要求

三维复杂零件在加上辅助支撑后用电子版的形式提交，提交时用班号+学号+姓名存盘。

实验三复杂零件激光快速成型实验

（一）实验目的要求

（1）了解光固化成型技术制作零件的流程；

（2）深入理解快速成型技术中的光固化成型（SLA）的成型过程。

（二）实验设备

SPS600B激光快速成型机，如下图所示。

SPS600B激光快速成型机

SPS600B激光快速成型机采用高精密动态聚焦系统，在整个工作面上光斑直径＜200μm，重复定位精度达到±0.005mm以上，采用伺服电机、精密滚珠丝杠组成的闭环控制系统，使Z向升降台重复定位精度达到±0.002mm以上；采用最新激光能量自适应控制系统，表面光洁度大幅度提高；采用外置式液位传感器，不影响有效工作平面，实时控制微量泵动态补偿，精确控制层厚；采用超高速扫描器，激光扫描速度可达到8m/s，

制作速度可达到60g/h，制件精度±0.1mm以内。（三）实验步骤与内容

1.工作原理

光敏树脂液相固化成型（SLA—Stereolithography Apparatus）

光敏树脂液相固化成形又称光固化立体造型或立体光刻。其工作原理如下图所示。由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描液态光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一段精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一个零件实体模型。激光立体造型制造精度目前可达±0.1mm,主要用作为产品提供样品和实验模型。

SLA原理图

2.操作步骤

（1）把三维数模用三维软件输出快速成型数模（*.stl）。