本文關(guān)鍵詞： 面曝光 快速成形 畸變校正 過固化 田口方法 工藝優(yōu)化　出處：《西安工程大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：快速成形（Rapid Prototyping，簡稱RP）是一種全新的先進(jìn)制造技術(shù)，制造原理上與傳統(tǒng)去除材料的加工方式截然不同，能快速將零件的CAD模型轉(zhuǎn)換為實(shí)體原型。面曝光快速成形是近幾年才提出的一種快速成形技術(shù)，其原理是：零件的三維模型經(jīng)切層后，切層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為能生成零件截面形狀的視圖文件，由該文件驅(qū)動(dòng)視圖發(fā)生器，在樹脂表面形成相應(yīng)的視圖，以該視圖為掩模，實(shí)現(xiàn)對樹脂的選擇性固化。 在面曝光快速成形系統(tǒng)中，視圖發(fā)生器的光學(xué)系統(tǒng)對零件的制作精度影響較大，但是光學(xué)系統(tǒng)存在制作誤差、裝配誤差，從而使鏡片在成像過程中都存在一定程度的光學(xué)畸變，使生成的視圖大小和形狀發(fā)生了一定程度的變化，造成視圖質(zhì)量下降，給光固化單層截面尺寸及形狀帶來誤差；因此需要對光學(xué)系統(tǒng)造成的圖像畸變進(jìn)行校正。針對面曝光快速成形系統(tǒng)存在的圖像畸變，本文根據(jù)幾何像差理論，建立了二元三次多項(xiàng)式的圖像畸變校正模型，再利用空間可變雙線性插值進(jìn)行灰度重建實(shí)現(xiàn)畸變校正，從而保證在樹脂表面獲得一個(gè)精確的掩膜圖案，提高零件制作精度。 在面曝光快速成形制作工藝中，制件是通過層層累積而成的，每個(gè)薄層是組成制件的最小單元，只有對薄層的固化深度進(jìn)行控制，才能減小過固化現(xiàn)象，提高制件精度。而薄層固化深度主要與曝光時(shí)間間隔、輻照度、掩膜圖案等因素相關(guān)。通過對薄層固化模型進(jìn)行研究，一方面確定樹脂的臨界能量及透射深度等參數(shù)；另一方面確定固化深度與能量之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，研究影響固化深度的因素，發(fā)現(xiàn)固化深度隨著曝光時(shí)間間隔的增加而減少，其原因是因自由基的擴(kuò)射和氧氣的阻聚作用，降低了已固化層底部能量，因此曝光時(shí)間間隔對控制過固化有一定的積極作用；此外，固化深度與輻照度、掩膜圖案有關(guān)。當(dāng)曝光能量一定時(shí)，固化深度隨著輻照度的減小而降低，但是輻照度過低，曝光時(shí)間較長，制作效率較低，，因此需選擇合適的輻照度值。掩膜圖案是零件的切層圖片經(jīng)過反色處理后的用于曝光的視圖，掩膜圖案對固化深度的影響，其根本原因是與能量的疊加有關(guān)。通過對以上影響固化深度的因素進(jìn)行控制后，進(jìn)行制作過固化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停慵倪^固化現(xiàn)象得到了明顯的改善。 為了提高面曝光快速成形系統(tǒng)曝光平面內(nèi)的制作精度，應(yīng)用田口方法的信噪比（SN）對輻照度、曝光時(shí)間、曝光時(shí)間間隔及面收縮補(bǔ)償系數(shù)四個(gè)主要影響面曝光快速成形的因素進(jìn)行分析。采用自由度為26的L27(313)形式的正交表，得到各個(gè)因素不同水平對應(yīng)的制作零件尺寸誤差的信噪比；通過對正交表的直觀分析和方差分析，可知面收縮補(bǔ)償系數(shù)、輻照度及其交互作用、曝光時(shí)間間隔對曝光平面內(nèi)制作精度影響顯著，面收縮補(bǔ)償系數(shù)與曝光時(shí)間間隔之間的交互作用對制作精度有一定的影響。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明：在最佳的制作工藝參數(shù)條件下，制作的零件曝光平面內(nèi)的誤差在±10μm之內(nèi)，顯著提高了面曝光快速成形制作精度。 最后，基于對以上研究的內(nèi)容，本文詳細(xì)介紹了面曝光快速成形的制作過程，通過制作國際象棋的三維模型，展示了本系統(tǒng)對控制過固化現(xiàn)象取得顯著成果；另外，通過制作平面特征測試件，測試件的測量尺寸及分析結(jié)果表明：平面內(nèi)測量尺寸的均方根誤差為0.011mm，平面內(nèi)的尺寸誤差在±0.020mm范圍內(nèi)的測量尺寸占到95.6%，零件的制作精度得到明顯提高，對面曝光快速成形技術(shù)的推廣具有重大意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH16

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1497535