理论教育 三、RP工艺分层与参数设定

三、RP工艺分层与参数设定

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:RP工艺在进行切片分层与处理时,两个非常重要的参数是:切片厚度与层切的方向。以上这两种自适应切层方法主要都是针对RP工艺中的FDM成型工艺进行设计的,可有效地避开成型零件结构上的复杂性。因此,自适应切层虽然是目前一种较好的切层办法,但是变化的分层厚度必须得到RP设备的支持才能进行加工,并且层厚的变化范围空间必须与RP设备的限定范围保持一致。RP切层方向的最佳选择原则是基于特征的RP制作方向的选择与确定。

三、RP工艺分层与参数设定

由于RP工艺是按一层层截面轮廓来进行逐层加工与制造的,因此在进行RP工艺加工前,必须将三维数据模型沿成型轴的高度方向,每隔一定的、相同的间距进行切片,以获取一层层成型截面的轮廓信息。

RP工艺在进行切片分层与处理时,两个非常重要的参数是:切片厚度与层切的方向。

1.RP工艺切片厚度 RP工艺切片厚度的取值大小,将直接影响到RP工艺中原型制件的精度和生产效率。切片厚度越小,在零件表面倾斜引起的台阶效应就越小,则原型制件的精度就越高,但相应的原型制件的成型时间就越长,导致原型制件的制作效率就越低。

因此,在保证成型精度和成型效率的前提下,可采用自适应切层方法,即成型制件的高度依据零件的结构特点进行选择,从而决定切层的厚度。当零件表面某一部分的倾斜度较大时,可选取较小的切层厚度,以减小成型表面的台阶效应,提高原型制件的表面质量。反之,可选取较大的切层厚度,以提高成型制件的加工效率。

2.自适应切层方法 自适应切层方法目前可分为两种:一种是简单的自适应切层,即沿切层Z轴方向的每一个截面都可由单一平面沿着Z轴方向截切整个零件获得,切层厚度可根据切层位置、模型表面倾斜度最小处的成型精度等要求确定;另一种是区域自适应切层,即先把三维CAD数据模型用RP设备所允许的最大层厚进行切分,再把每一切层分成CIL(Common Interface Layer)区和ALT(A-daptive Layer Thickness)区。CLI区位于零件的中心部位,其厚度就是初次切层的厚度;ATL区位于零件表层,对该部分再进行二次自适应切层,其厚度是由RP制件的成型精度及其表面几何性质来决定的。

以上这两种自适应切层方法主要都是针对RP工艺中的FDM成型工艺进行设计的,可有效地避开成型零件结构上的复杂性。但是,由于在成型材料内部增添了分解截面,因而破坏了材料成型的整体性。(www.daowen.com)

此外,由于这两种分层方法是在同一层的不同部分选取变化的层厚,因RP设备误差而造成同一分层位置的高度有可能不同,可能会对最后原型制件的各方面性能(如强度与变形等)产生一定的影响。因此,自适应切层虽然是目前一种较好的切层办法,但是变化的分层厚度必须得到RP设备的支持才能进行加工,并且层厚的变化范围空间必须与RP设备的限定范围保持一致。

3.切层方向的合理选择 在RP加工与制造过程中,切层方向,即成型时每层的叠加方向,是影响原型制作精度、强度、制作成本、时间以及制作过程中所需设立支撑的多少等的重要因素。

通常情况下,RP设备在STL数据模型中对各个三角形面片进行层切在选择切层方向时,一般不考虑零件上的一些特殊的结构特征,如一些特殊的孔、槽等特征。但是这些结构表面中的三角形面片数量对零件的使用性能有时是极其重要的。

因此,在选择层切方向时,应重点考虑零件上的一些特殊的结构特征,并且还应充分考虑制作原型件的作用及目的。若采用RP工艺中的FDM工艺制作原型制件,一般情况下,其主要用途是用于外观评价,那么在选择零件的制作方向时,应主要考虑如何保证或提高原型表面的质量。若制作原型制件的目的是用于装配与检验,则应重点考虑装配结构制件的成型精度,而把成型制件的表面质量问题放在次要地位。可在原型制件加工完毕后,再通过相应的后处理工序来改善表面质量。

RP切层方向的最佳选择原则是基于特征的RP制作方向的选择与确定。针对STL模型,首先应建立STL模型中三角形面片间的拓扑关系;提取出STL数据所表达的几何模型中的典型结构特征(针对三维CAD数据模型所描述的结构特征,在选择RP制作方向时应着重考虑特征的提取);获取零件的结构特征后,可根据特征直接选定RP的制作方向,也可以把结构特征等重要影响因素融入整体优化的模型制作当中,确定出最佳的RP切层方向。

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