光固化

光固化

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2023年2月28日发(作者：水汽压)

先进制造技术实验指导书

中国计量学院

工程训练中心编

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目录

实验一激光快速成型零件的三维实体设计实验……4

实验二激光快速成型的数据准备实验………………5

实验三复杂零件激光快速成型实验…………………10

实验四零件的硅橡胶模具实验………………………13

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一、课程教学与实验教学计划学时比

40/8、36/8

二、适用专业

机械类研究生和机械设计制造及其自动化本科生

三、实验目的与基本要求

（一）实验目的

快速成型（RapidPrototyping）技术是20世纪80

年代后期发展起来的一种新型制造技术，是近20年制造

技术领域的一次重大突破。通过实验使学生对快速成型

技术的成型过程有较生动的理解，以及了解快速成型技

术的应用-制作硅橡胶模具。

（二）基本要求

（1）在主讲教师提示要进行实验后，课代表或班长

要及时与实验教师取得联系；

（2）根据自己本班同学们的课程安排和实验室的实

验安排，与实验教师妥善的协调好实验的时间和分组；

（3）将实验时间和分组情况，及时地反馈给主讲教

师和有关同学；

（4）参加实验的同学在实验前要做好本次实验的预

习并写出预习报告；

（5）上实验课时，要提前十分钟进实验室，以便做

好实验前的准备工作；

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（6）认真地听好实验指导教师的安排和要求，要独

立认真地完成各项实验任务；

（7）在实验的过程当中，要遵守实验室的各种规章

制度；爱护仪器设备；注意节约原材料；不要做与实验

无关的事情；

（8）若确定有特殊情况不能按时参加试验的同学，

要及时地与实验指导教师联系，并在规定的时间内完成

实验；

（9）各项实验设备在使用前要详细地进行检查，实

验做完后要及时切断电源，将仪器设备工具等整理摆放

好。发现丢失或损坏应立即报告；

（10）要遵守设备仪器的操作规程，注意人身和设

备的安全；

（11）要保持实验室内和仪器设备的情节和整齐美

观。工作台面要干净并要搞好室内卫生；

（12）在离开实验室前，要主动要求指导教师查验

仪器设备等，并有指导教师在有关的实验数据的记录纸

上签字，以求确认对设备仪器的完好和已完成了在实验

室内应完成的工作；

（13）对实验结果要进行分析，整理和计算，认真

填写实验报告；

（14）按要求及时递交实验报告。

四、实验内容

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实验一激光快速成型零件的三维实体设计实验

（一）实验目的要求

用CAXA软件做连杆的实体造型设计或者用任意三

维实体造型软件设计任意复杂零件。

（二）实验设备

计算机

（三）实验步骤与内容

连杆的零件如下图所示：

用CAXA软件进行三维实体造型。

（四）实验报告要求

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三维软件设计的复杂零件用电子版的形式提交，提

交时用班号+学号+姓名存盘。提交时存成stl格式。

实验二激光快速成型的数据准备实验

（一）实验目的要求

用Magics软件对实验一所设计的三维实体加上辅

助支撑。

（二）实验设备

计算机

（三）实验步骤与内容

在模型建好以后，在进行快速原型制作之前，需要

进行stl文件的输出。这因为在成型过程中，由于未被

激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件界面上

的孤立轮廓和悬臂轮廓定位。因此必须设计一些细柱状

或肋状支撑结构，并在成型过程中制作这些支撑结构，

以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有

助于减少制件的翘曲变形。为了成型完毕后能方便地从

工作台取下工件，而不使工件损坏，在工件的底部也应

设计和制作支撑结构。

所加支撑的主要类型有：点支撑，线支撑，网支撑，

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块支撑，轮廓支撑，三角支撑，整体支撑等。

我们采用的给三维模型加辅助支撑的软件是

Magics软件，软件如下图所示：

（1）调入三维零件，在file中用LoadPart命令调

入零件名为×.stl的零件。

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（2）分析零件是否有错误，用FixWizard命令。

（3）调整合适的尺寸比例，用Rescale命令。

（4）调整合适的摆放方向，用Rotatate命令。

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（5）调整合适的位置，用Translate命令。

（6）加辅助支撑，用SupportGenerator命令。

（7）导出加上辅助支撑的零件，用ExportPlatform

命令。

（四）实验报告要求

三维复杂零件在加上辅助支撑后用电子版的形式提

交，提交时用班号+学号+姓名存盘。

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实验三复杂零件激光快速成型实验

（一）实验目的要求

（1）了解光固化成型技术制作零件的流程；

（2）深入理解快速成型技术中的光固化成型（SLA）的

成型过程。

（二）实验设备

SPS600B激光快速成型机，如下图所示。

SPS600B激光快速成型机

SPS600B激光快速成型机采用高精密动态聚焦系

统，在整个工作面上光斑直径＜200μm，重复定位精度

达到±0.005mm以上，采用伺服电机、精密滚珠丝杠组

成的闭环控制系统，使Z向升降台重复定位精度达到

±0.002mm以上；采用最新激光能量自适应控制系统，

表面光洁度大幅度提高；采用外置式液位传感器，不影

响有效工作平面，实时控制微量泵动态补偿，精确控制

层厚；采用超高速扫描器，激光扫描速度可达到8m/s，

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制作速度可达到60g/h，制件精度±0.1mm以内。

（三）实验步骤与内容

1.工作原理

光敏树脂液相固化成型（SLA—Stereolithography

Apparatus）

光敏树脂液相固化成形又称光固化立体造型或立体

光刻。其工作原理如下图所示。由激光器发出的紫外光，

经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，

有选择的扫描液态光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外

光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，每固化一层后，

工作台下降一段精确距离，并按新一层表面几何信息使

激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧

粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成

一个零件实体模型。激光立体造型制造精度目前可达

±0.1mm,主要用作为产品提供样品和实验模型。

SLA原理图

2.操作步骤

（1）把三维数模用三维软件输出快速成型数模

（*.stl）。

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（2）使用快速成型专业处理软件Magics处理三维

数模，对数模上的坏边、坏面、反向面进行修补，使其

没有缺陷。加支撑，调整支撑结构，输出支撑，进行切

片演示。最后输出（*.slc）文件。

（3）把（*.slc）文件输入到快速成型机，用快速成

型机操作软件进行文件转换，把（*.slc）文件转换为STL

文件，转换完成,用操作软件进行快速成型机制作模拟，

如果没有问题将开机制作。在恒温条件下，打开激光器，

调试激光器功率，便可开始制作。

（4）光固化树脂原型件制作完成，需进行后处理，

去掉支撑，洗净，打磨抛光。

（四）实验报告要求

（1）实验目的；

（2）在实验报告中叙述光固化成型的工作原理。