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《湖南大学》 2002年
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大型薄壳件的特征设计与快速原型制造的应用研究

鞠春雷  
【摘要】: 激光选择性粉末烧结(SLS)快速成型技术涉及到CAD/CAM、激光加工和材料科学技术。本文从猎豹汽车车身的CAD建模与内饰件快速原型制造入手,以大型薄壳件的设计与制造为目的,对SLS技术中以下三方面问题:基于特征技术的参数化CAD模型的建立、SLS烧结成型的能量传输过程和大型薄壳件SLS烧结成型精度和效率的主要影响因素作了深入的研究。具体内容如下: 1、产品的特征信息模型包含了产品从设计到制造过程中所需相关信息,实现激光快速成型技术的第一步即构建此模型。本文首先讨论了可用于快速原型的CAD三维信息模型的建立,提出了采用特征技术建立零件信息模型的方法,并利用特征模型实现了不同工业标准下工程图纸的转换。 2、激光快速原型技术是在产品特征信息模型基础上,采用CAM技术通过激光选择性固化烧结成型。因此,本文讨论了激光选择性粉末烧结成型技术中能量的传输过程,提出SLS技术中能量的传输应由粉末成型前的预热和成型时的激光多重扫描加热两部分组成,经过分析对比,得出辐射传热是SLS技术中粉末受热的最好方式。 3、快速原型制造技术是通过激光束扫描直接将产品的特征信息模型分层叠加而形成产品。大型薄壳件具有体积大、壁薄等特点,其快速原型制造过程中也存在诸多技术难点。本文从定性和定量两方面讨论了激光扫描参数对激光扫描能量大小和分布的影响,得出了扫描间隔、烧结厚度与激光功率密度之间呈非线性的关系,影响激光扫描能量大小和分布的主要因素是扫描间距和烧结厚度,并给出了实现扫描能量均匀化的扫描间隔与烧结厚度的适宜范围。此外,选取合适的扫描方式对提高烧结成型精度和成型效率具有重要的意义,提出分区变向扫描方式能较好的满足大型薄壳件的成型烧结。 最后,在分析了多个主要因素对烧结过程的影响后,结合理论分析和优化后的工艺参数,利用HB1粉末材料,成功的烧结了大型薄壳件的典型代表——汽车仪表板。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TH16

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