网格化快速原型制造方法技术

本发明专利技术涉及一种网格化快速原型制造方法，该网格化快速原型制造方法包括以下步骤：1)获取待加工物件的三维模型；2)将三维模型离散为网格单元并进行仿真分析；网格单元是基本制造单元；基本制造单元包括片件以及用于连接片件的杆件；3)对板材及线材进行切割分别形成基本制造单元的片件和杆件；4)将基本制造单元中的片件和杆件进行连接完成待加工物件的快速原型制造。本发明专利技术提供了一种可完成大型构建的快速原型制造、真正实现快速成形以及解决大尺度模具或零件的快速原型制造的网格化快速原型制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于快速制造
，涉及一种。
技术介绍
快速原型技术(简称RP技术)，是20世纪80年代后期发展起来的一项先进制造技术，与传统的材料“变形成形”和“去除成形”等加工方法不同，RP技术是基于离散或堆积成形原理的新型数字化成形技术，其基本原理是将三维实体模型按一定方向离散为一系列具有微小厚度的二维片层，快速原型成型机利用特定的材料制造片层实体，并且通过熔结、 聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，从而完成所设计的新产品样件、模型或模具、甚至整个实体的快速原型制造。RP技术可以大大缩短加工周期、降低产品研制的成本，对促进企业产品创新、提高产品竞争力有积极的推动作用。目前RP技术主要用于快速概念设计原型制造、快速模具原型制造等方面。快速制造(Rapid Manufacturing，简称RM)是基于离散或堆积成形原理的先进制造技术的总称， 其目的是由产品的三维CAD模型数据直接驱动，堆积材料单元而完成任意复杂具有使用功能的零件，实现快速原型制造是RP技术的主要发展目标之一。目前RP技术研究主要集中在大型微型零件的制造、新方法的研究和开发、新设备的研究与开发、与反求技术的融合、 与传统机械加工技术的集成、新材料的研究与开发、工件的多彩化和制造的网络化等方面。RP技术起源于美国，目前美国在RP
内仍然处于领先地位；日本集中在 SLA工艺以及LOM工艺方面的研究与设备开发；欧共体也设立过多个针对RP的项目计划， 以扩大和深化RP技术在欧洲的研究、开发和应用；以色列的概念模型机在世界上领先，其推出的桌面化RP设备性价比很高。在我国，较早涉足RP领域研究与设备开发的单位主要有清华大学、西安交通大学、华中科技大学以及北京隆源自动化成形公司等研究机构。清华大学的分层实体制造(SSM)和熔融挤压制造(MEM)工艺及设备，西安交通大学推出的LPS 和CPS系列成型机和相应的光敏树脂，华中科技大学研发的HR系列成形机和成形材料，北京隆源公司开发出的选区激光粉末烧结(SLS)快速成型机等在国内外具有较大的影响力。美国新泽西工学院提出了一种快速冰冻成形(RFP)的新技术；斯坦福大学研发的形状沉积制造SDM(Shape Deposition Manufacturing)；在基于微滴喷射的RP铸型制造方面，清华大学和佛山峰华公司的无木模铸型制造技术PCM(Patternless Casting Manufacturing)和美国ftOMetal公司的快速铸型制造技术(RST)走在前端。美国、日本等研究机构以及国内的清华大学、南京航空航天大学在微纳米
内的快速制造技术进行了研究。直接金属零件的快速成型已经成为目前RP技术研究的热点，针对特种性能金属材料关键件的直接制造，RP技术发展出了激光选区熔化(SLM-klective Laser Melting)、 激光熔覆快速制造(LENS、DMD、LAM、DLF等)和电子束选区熔化技术(EBSM、EBM)等工艺。 喷射成形、分层制造与传统机械加工的集成、新材料开发、与反求技术的融合以及网络化快速原型等方向的研究也比较多。在国内外公开发表的文献资料中，尚未看到新的网格化快速原型制造类似的方法。网格化快速原型制造本身是一项新的制造方法，但是其具体实现仍然离不开现有的技术手段。网格化快速原型制造技术的实现涉及到计算机、材料、化工等多个学科的交叉，其实现需要的关键技术包括图形技术、CAD或CAM技术、连接技术、仿真技术等。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种可完成大型构建的快速原型制造、真正实现快速成形以及解决大尺度模具或零件的快速原型制造的。本专利技术的技术解决方案是本专利技术提供了一种，其特殊之处在于所述方法包括以下步骤所述包括以下步骤1)获取待加工物件的三维模型并将三维模型离散为网格单元并进行仿真分析； 所述网格单元是基本制造单元；所述基本制造单元包括片件以及用于连接片件的杆件；2)对板材及线材进行切割分别形成基本制造单元的片件和杆件；3)将基本制造单元中的片件和杆件进行连接完成待加工物件的快速原型制造。上述片件的形状是三角形、四边形、五边形或六边形；所述网格单元对应的形状是三角形、四边形、五边形或六边形。上述片件是三角形时，所述步骤2、的具体实现方式是2. 1)将步骤1)所获取的三维模型进行三角剖分，得到一个与三维模型逼近的三角网格；2. 2)以三角网格、成型材料及其连接方式为输入，进行模型的精度及力学性能进行仿真分析；若仿真结果不能满足设计要求，则进行步骤2. 1)，重新进行三角剖分；若仿真结果能满足设计要求，根据三角剖分结果进行支撑系统设计。上述片件是三角形时，所述三维模型是CAD模型。上述片件和杆件的连接方式是焊接或粘结。一种基于的网格化快速原型制造成型的类Delaimay三角剖分实现方法，其特殊之处在于所述网格化快速原型制造成型的类Delaimay三角剖分实现方法包括以下步骤1)获取一个仅由杆件组成的网格化快速原型制造物件Pi ；2)递归添加更新结构获取一个仅由杆件组成的网格化快速原型制造物件Pw ；所述网格化快速原型制造物件Pw比网格化快速原型制造物件Pi的原始模型逼近程度高；4)制备相应的片件并将片件与网格化快速原型制造物件Pw的杆件连接实现网格化快速原型制造成型的类Delaimay三角剖分。上述步骤1)的具体实现方式假设原始模型中有一个三角网格Mi,以及按照三角网格Mi连接制备出的一个仅由杆件组成的网格化快速原型制造物件P”上述步骤2)的具体实现方式取原始模型中距离Mi最远的一个点，按照Delaimay 三角剖分方法将新点插入Mi,得到一个与原始模型逼近程度更高的网格Mi+1，所述Mw与Mi 相比仅仅增加了一个由少量杆件构成的更新结构，制备更新结构并按照相应的方式将其连接到Pi得到一个与Mw对应的网格化快速原型制造零件Pi+1。上述网格化快速原型制造成型的类Delaimay三角剖分实现方法还包括3)重复步骤幻，直到网格化快速原型制造物件的精度与原始模型相逼近。本专利技术的优点网格化快速原型制造技术中基本制造单元(将零件的三维模型离散为三角网格， 网格中的三角形以及边既是基本制造单元)可能使用的材料包括金属、高分子、陶瓷等，基本制造单元的连接是网格化快速原型制造过程的关键技术，可以通过熔结、聚合、粘结等手段将制造单元连接起来。作为网格化快速原型制造的主要支撑技术之一，连接技术发展迅速，可以实现异种材料的连接、复合材料的连接、电子器件微连接等。连接技术的进步可以为网格化快速原型制造成形过程中制造单元的连接提供有力的技术保障。1、本专利技术提出的通过将复杂模型离散成一系列基本制造单元(三角片和杆件)，进而通过连接制造单元完成零件的快速成型，是一种新的网格化快速原型方法，基于该方法可以完成大型构建的快速原型制造。2、提出一种网格化快速原型制造的类Delaimay三角剖分实现方法，该方法将复杂的制造单元连接成形过程简化为一系列简单的网格更新过程，每一次更新仅仅需要完成一个形状非常简单的更新结构的连接，真正实现快速成形制造。3、网格化快速原型制造以网格单元(三角片和网格边)为基本制造单元，与通常意义上的RP技术相比较，基本制造单元的粒度具有更大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓亮，张树生，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：