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《重庆大学》 2002年
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基于新LOM的金属功能零件STL数据模型的分层处理研究

林利红  
【摘要】: 快速原型制造技术(RP/M)是八十年代后期发展起来的一项新技术,它是机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学的技术集成,它可以自动而迅速地直接由CAD模型制作三维实体,从而大大缩短了产品的研制周期,对制造业产生了深远的影响。 本文对快速原型制造技术进行了概述,并介绍了其国内外发展与研究现状及存在的问题。随着RP/M技术的发展,要求突破原型零件制造的限制,制造具有实际功能的最终用途机械零件,因此,利用金属作造型材料的RP/M技术的开发与研究引人注目。本文根据国家自然科学基金项目的要求,以薄金属板作造型材料,提出了本课题的研究目的与意义以及本文的主要研究内容,开展了基于新LOM的金属功能零件分层快速制造的分层处理研究。 本文提出以较厚的金属板材作造型材料,采用分层实体制造方法快速制造金属功能零件,但必须解决LOM造型精度问题。 本文指出现有LOM方法由于用直线台阶逼近造型曲面,因而原理加工误差大,残留加工量多,必须使用较薄的分层厚度来保证较高的造型精度和较小的残留光整加工量。为减小造型误差,提出了新LOM方法,即沿过分层板中点造型曲面Z向法截线的切线切割分层板。在理论造型精度和残留加工量相近或更佳精度的条件下可以将分层厚度从现有的0.05-0.10mm提高到1.0mm数量级。本文还提出采用变分层厚度优化分层进一步控制原理加工误差,减少分层板数量。 STL数据模型正确与否直接影响后续工艺的具体实现。本文对CAD实体数据模型的转换与处理作了介绍,对STL数据模型的正确性及缺陷类型作了详尽的分析,并列举了几种典型的缺陷类型;提出了一种对STL数据模型进行自动诊断的方法。 对基于新LOM方法的STL数据模型分层处理进行了深入分析和研究:全面正确的分析了STL数据模型中三角形面片与分层平面的位置关系,并规定了交线的起点和终点;对三角形面片与分层平面进行求交处理;将交线连接成截面轮廓线;计算出造型曲面的切平面位置、法线与分层平面的夹角、Z向法截线的曲率和曲率半径,实现优化分层。
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