Исследование факторов, влияющих на процесс послойного синтеза методом лазерной стереолитографии

• Автор: Васильев, Федор Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
1 Введение

2 Область использования лазерной стсрсолитографии.

2.1 Технология послойного синтеза изделий как реализация концепции КИПр.

2.2 Анализ лапа конструкторской подготовки.

Анализ подготовки математической модели изделия

Применяемые САПР.

Создание файла.

2.3 Анализ методов ТПС

Общая характеристика

Стсреолитография.

Моделирование при помощи склейки.
Лазерное спекание порошков iv ii,
Наллавление термопластов ii i,
Отверждение на твердом основании.
Другие методы ТПС
Сопоставительный анализ и выбор метода ТПС.
Обоснование выбор метода стереолитографии
2.4 Постановка задачи
3 Анализ факторов, влияющих на процесс лазерной стереолнтографии
3.1 Анализ процесса полимеризации
3.2 Анализ процесса подготовки модели изделия
3.3 Определение факторов, влияющих на процесс изготовления.
3.4 Анализ и классификация факторов.
Анализ объективных факторов
3.5 Анализ субъективных факторов.
3.6 Обоснование выбора факторов для оптимизации процесса ТПС.
3.6.1 Объективные факторы
3.6.2 Субъективные факторы.
3.6.3 Определение себестоимости изготовления изделии методом лазерной СЛ.
3.6.4 Выбор факторов.
4 Исследование влияния выбранных факторов
4.1 Математический анализ исходной модели изделия
4.2 Исследование влияния мощности луча лазера
4.3 Исследование влияния толщины слоя.
4.4 Исследование влияния и выбор ориентации модели.
4.5 Полный факторный эксперимент .
4.6 Выводы.
5 Научные и практические приложения проведенных исследований.
5.1 Обработка исходных данных
5.2 Математическая модель производительности изготовления изделий методом
стереол итогря фии.
5.3 Рекомендации по выбору параметров процесса лазерной стереолитографии.
Создание файла
Выбор толщины слоя
Выбор ориентации изделия
5.4 Разработка программного обеспечения
6 Заключение
Список литературы


Как правило, конструкторская подготовка (процесс проектирования и отработки конструкции) занимает 5-7 дней. Когда конструкция изделия утверждена, можно изготавливать прототип и/или мастер модель изделия. Процесс можно разделить на два этапа - компьютерная подготовка и изготовление. На компьютере осуществляется подготовка управляющей программы для оборудования ТПС, затем модель изготавливается, доводится и передается на контроль. Если полученная модель удовлетворяет требованиям технического задания (), то начинается процесс изготовления оснастки, если замечены какие-либо отклонения от заданных параметров, то процесс возвращается на этап отработки конструкции. Процесс технологической подготовки производства занимает от 2 до 7 дней. Полученная модель может использоваться как готовое изделие, мастер модель для изготовления оснастки, как оснастка, просто как прототип изделия [5,,,,]. Примеры применения изделий ТПС представлены на рис. Корпусные детали фотоаппарата «Зенит». Накладка консоли передней панели автомобиля «Калита». Изделие ТПС используется как выжигаемая модель сложной формы. Корпус зеркала обратного вида. Изделие ТПС используется как демонстрационная рабочая модель, а также как мастер модель для изготовления оснастки малой ходимости. Гермооболочка перчатки скафандра космонавта. Изделие ТПС используется в качестве оснастки для производства. Изготовление оснастки гальванопластикой. Изделия ТПС используется как основа для получения формы. Примеры применения изделий, полученных методами ТПС. Анализ этапа конструкторской подготовки. Анализ подготовки математической модели изделии. Изготовление детали методами ТПС начинается с изображения объекта в одной из систем САПР. Системы САПР отличаются, прежде всего, методами создания и представления объекта и способами описания его геометрии [,,]. Методы описания поверхностей объекта в САПР. Описание неявными функциями заключается в моделировании поверхностей следующей математической формой: f(X,Y,Z)=0, где X,Y,Z - координаты объектного пространства. В качестве функции f могут быть функции различных порядков, однако из-за сложности математической обработки на практике обычно ограничиваются первой и второй степенью. Поверхности первого порядка типа АХ+ВУ+С7лО~Ъ, где А,В,С,О - коэффициенты, представляют собой плоскости. Поверхности второго порядка типа АХ2 + ВУ2 + С2г + 2ШТ + 2/Ж + 2Г7Х + Х + 2# У + 2Л + К = 0 в зависимости от значения коэффициентов А-К могут описывать две плоскости, конусы, гиперболоиды, параболоиды и эллипсоиды. Неявная форма задания поверхности органично приспособлена для использования в методе твердотельного описания объектов и при методе трассировки лучей, так как существуют простые приемы определения взаимного положения точки и поверхности такого типа, определение точки пересечения прямой и поверхности. Поточечное описание поверхностей заключается в представлении поверхности множеством отдельных точек, принадлежащих этой поверхности. Теоретически, при бесконечном увеличении числа точек такая модель обеспечивает непрерывную форму описания. Точки, используемые для описания, должны располагаться достаточно часто, чтобы можно было воспринять поверхность без грубых потерь и искажения информации. Основной особенностью такого описания является отсутствие информации о поверхности между точками. Поточечное описание поверхностей применяют в тех случаях, когда поверхность очень сложна, не обладает гладкостью, а детальное представление многочисленных геометрических особенностей важно для практики. К поверхностям такого типа можно отнести формы небесных тел, микрообъекты и другие образования сложной формы. Исходная информация о поточечно записанных объектах представляется в виде матрицы трехмерных координат точек. Описываемый подход применяется на практике достаточно редко, что связано с трудоемкостью снятия данных об объекте, большими вычислительными затратами и значительным объемом исходных данных на описание объекта. Параметрическое описание поверхностей. Поверхности задаются в форме Х=Х(и, у)у У=У(и, V), 7=~(и, у), где и, V - параметры, изменяющиеся в заданных пределах.