激光快速成形技术的关键技术优化

1.几何模型的建立

几何模型可以用线框模型、曲面模型或实体模型来建立。形体较复杂的零件除Pro/Engineer外，其他软件很难直接将零件用实体模型描述出来。在Pro/Engineer中，通常是用曲面造型方法先构造曲面，再加入一个厚度特征，即可得到一个薄壁实体；在EUCLID中，先用曲面造型方法构造曲面后，再将曲面法向偏置一个料厚，然后将两个曲面的边界用一个直纹面“缝合”起来，即可构成一个实体模型。

2.STL文件的生成

STL文件格式是美国3D公司最先提出的一种模型数据表示格式，目前已作为CAD的几何模型与分层软件之间数据交换的标准格式，STL文件是通过软件的SLA接口，将几何三角形的边长由精度决定模型进行表面三角化处理，即将模型完全使用表面三角形方式表示出来。该模型的数据表示是首先给出法向量的三个分量，接着给出三角形的三个顶点坐标，将模型由若干个三角形表示出来，经过表面三角形化的模型格式，称为“STL文件”。

3.零件的分层

分层软件是以STL文件为基础。分层软件首先读出STL文件，然后转化成自身所需要的格式。使表面三角形模型与平面求交，得到平面内的交线，经过数据处理，加入工艺参数，供下一步用。一般先求出模型z轴的最大、最小值，然后按一定的间隙对模型用一组平行于XOY平面进行剖切，求出每个平面的扫描轨迹。图3-34为STL转换成切层的示意图。

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图3-34 STL转换成切层

4.加工参数的确定

在激光快速成形过程中，要根据光敏树脂的特性及加工要求设置参数。激光的强度和光照时间直接影响固化深度；激光束的粗细直接影响加工精度。此外，扫描间距的大小对原型的强度有直接影响。原型的强度与层内强度和层间强度有关，而层内强度和层间强度又取决于光束直径的大小、光点的距离、分层间距及层内加工方式。层内加工方式选择的好坏，影响加工速度、固化率及零件质量。

5.加工

参数设定好后，计算机用加工驱动软件将每层需要加工的平面图形转化与数控机床走刀轨迹相似的代码，或者转化成绘图机图形协议的绘图代码，用这些代码控制激光头进行扫描。原型制作完毕后，经抛光、涂漆等处理，即可直接制作装配检验模型。