快速设计及成型技术-试题

1.喷涂距离：指喷抢的喷嘴到基体或过度基模表面的距离。

2.喷涂角度：指喷嘴气流轴线与喷涂基模之间的夹角。

3.遮蔽效应：指喷嘴气流轴线与喷涂基模之间的夹角(喷涂角度)小于 45°时产生的效应。

4.近似处理：指用无数个三角形去等效一个三维几何实体，所以只能是无限接近，近似得到实体。（用无数个三角形平面来代替曲面）

5.后固化：指用很强的紫外激光照射刚成形的原型件，是其充分固化。

6、快速成型的全过程包括三个阶段：前处理、分层叠加成形、后处理。

7、光固化成型工艺中用来刮去每层多余树脂的装置是刮刀器。

8、SLA工艺常用的支撑:角板支撑、投射特征边支撑.单臂板支撑、臂板结构支撑、柱状结构支撑

9、STL格式文件的规则: 共顶点规则、取向规则、取值规则、合法实体规则。

10、LOM技术原型制件过程主要有热变形和湿变形两个变形

11、叠层实体制造工艺涂布工艺包括涂布形状和涂布厚度

12、熔融沉积制造工艺原材料供应系统包括电动机驱动辊子、导向套、喷头。

13、SLS工艺采用的粉末粒度一般在 0.05～0.125 mm之间（50～125um）

14、FOM两种常用的支撑水溶性支撑和易剥离性支撑.

15、快速成型技术建立的理论基础：新材料技术、计算机技术、激光技术、数控技术。

16、FDM快速成形的系统组成包括硬件系统、软件系统、供料系统。

1、叠层实体制造工艺常用激光器为（ D ）。

A、氦－镉激光器；

B、氩激光器；

C、Nd：YAG激光器；

D、CO2激光器。

2、四种成型工艺不需要激光系统的是（D ）。

A、SLA；

B、LOM；

C、SLS；

D、FDM。

3、四种成型工艺不需要支撑结构系统的是（ C ）。

A、SLA；

B、LOM；

C、SLS；

D、FDM。

4、光固化成型工艺树脂发生收缩的原因主要是（ D ）。

A、树脂固化收缩；

B、热胀冷缩；

C、范德华力导致的收缩；

D、树脂固化收缩和热胀冷缩。

5、就制备工件尺寸相比较，四种成型工艺制备尺寸最大的是（B ）。

A、SLA；

B、LOM；

C、SLS；

D、FDM。

6、四种成型工艺中，可生产金属件的是（C）。

A、SLA；

B、LOM；

C、SLS；

D、FDM。

8、就制备工件成本相比较，四种成型工艺制备成本最大的是（A）。

A、SLA；

B、LOM；

C、SLS；

D、FDM。

10、对于SLA快速成形系统硬件精度包括（A ）

A、激光束扫描精度；

B、形状位置精度；

C、涂层精度；

D、动态聚焦精度。

判断题，对的在题后括号内打√号，错的打x（每小题1分，共20分）

1、SLS周期长是因为有预热段和后冷却时间。（√）

2、SLA过程有后固化工艺，后固化时间比一次固化时间短。（x ）

3、SLS工作室的气氛一般为氧气气氛。（x ）

4、SLS在预热时，要将材料加热到熔点以下。（√）

5、LOM胶涂布到纸上时，涂布厚度厚一点效果会更好。（ x）

6、FDM中要将材料加热到其熔点以上，加热的设备主要是喷头（√）

7、FDM一般不需要支撑结构。（x）

8、LOM生产相同的产品速度比光固化速度要快。（√）

9、RP技术比传统的切削法好，主要原因是速度快。（√）

10、LOM激光只起到加热的作用（ x）

11、影响电弧喷涂模具生产产品质量好坏主要部分是金属喷涂层（√）

12、RP技术比传统的切削法好，主要原因是速度快。（√）

13、SLS快速成形技术金属粉末烧结的间接金属烧结件需要三次烧结，一次溶渗。（√）

14、STL格式是快速成形系统经常采用的一种格式（个人觉得对）

15、SLS快速成形过程中，采用CO2激光器进行切割成形。(x)

17、硅胶模制作方法主要有两种，一种是真空浇注法，一是哈夫式制作法。(x )

19、快速成形精度，包括快速成形系统的精度，以及系统所能制作出的成形件精度（√）。

20、选择性烧结工艺激光对材料的作用本质上是一种热作用（√）

1、SLS周期长是因为有预热段和后冷却时间。（对）

2、SLA过程有后固化工艺，后固化时间比一次固化时间短。（错）

3、SLS工作室的气氛一般为氧气气氛。（错）

4、SLS在预热时，要将材料加热到熔点以下。（对）

5、LOM胶涂布到纸上时，涂布厚度厚一点效果会更好。（错）

6、FDM中要将材料加热到其熔点以上，加热的设备主要是喷头。（对）

7、影响电弧喷涂模具生产产品质量好坏主要部分是金属喷涂层。（错）

8、LOM生产相同的产品速度比光固化速度要快。（对）

9、RP技术比传统的切削法好，主要原因是速度快。（对）

10、SLS快速成形技术金属粉末烧结的间接金属烧结件需要三次烧结，一次溶渗。（对）

快速成型工艺过程分为哪三个阶段？1)前处理2)分层叠加成形3)后处理

叙述光固化快速成型的原理

液槽中盛满液态光敏树脂，氦－镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束在控制系统的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。

一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，用刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。

光固化成型的后处理工艺过程

1.原型叠层制作结束后，工作台升出液面，停留5~10min，以晾干多余的树脂。

2.将原型和工作台一起斜放晾干后浸入丙酮、酒精等清洗液体中，搅动并刷掉残留的气泡。持续45min左右后放入水池中清洗工作台约5min。

3.从外向内从工作台上取下原型，并去除支撑结构。

4.再次清洗后置于紫外烘箱中进行整体后固化。

叠层实体快速原型制造工艺的特点

1原型精度高 2有较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工 3无须后固化处理 4无须设计和制作支撑结构 5废料易剥离 6原材料价格便宜，原型制作成本低 7设备可靠性高，寿命长 8制件尺寸大

提高叠层实体快速原型制造质量的措施

1在进行STL转换时，可以根据零件形状的不同复杂程度来定。

2 STL文件输出精度的取值应与相对应的原型制作设备上切片软件的精度相匹配。

3模型的成型方向对工件品质（尺寸精度、表面粗糙度、强度等）、材料成本和制作时间产生很大的影响。

4切碎网格的尺寸有多种设定方法。

5处理湿胀变形的一般方法是涂漆。（叠层实体制造方法与其他快速原型制造技术相比，具有制作效率高、速度快、成本低等优点，在我国具有广阔的应用前景。）

高分子材料粉末激光烧结原型的后处理一般有哪两种方式？各自面向的用途是什么？

高分子粉末材料烧结件的后处理工艺主要有渗树脂和渗蜡两种。

当原型件主要用于融模铸造的消失型时，需要进行渗蜡处理。

当原型件为了提高强硬性指标时，需要进行渗树脂处理。

以高分子粉末为基底的烧结件力学性能较差，作为原型件一般需对烧结件进行树脂增强。

在树脂涂料中，环氧树脂的收缩率较小，可以较好地保持烧结原型件的尺寸精度，提高高分子粉末烧结件的适用范围。

1. 快速制模技术的概念：从成形原理上提出一个分层制造、逐层叠加成形的全新思维模式，即将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息，快速成形机的成形头按照这些轮廓信息在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成形材料，成形各个截面轮廓，并逐步顺序叠加成三维工件。

2. LOM涂布工艺：涂布工艺包括涂布形状和涂布厚度两个方面。

涂布形状指的是采用均匀式涂布还是非均匀式涂布。均匀式涂布采用狭缝式刮板进行涂布，非均匀式涂布有条纹式和颗粒式。非均匀式涂布可以减小应力集中，但涂布设备较贵。

涂布厚度值得是在纸材上涂多厚的胶。在保证可靠粘结的情况下，尽可能涂得薄一些，这样可以减少变形、溢胶和错位。

3.后固化：胶粘剂在常温下达到完全固化后,分子间反映应基本停止，.此时将涂层加热并保持恒温一段时间荡,分子反应还会继续,密度不断增加,这一过程称作后固化.

5、构造三维模型的方法：（1）应用计算机三维设计软件，根据产品的要求设计三维模型；

（2）应用计算机三维设计软件，将已有产品的二维三视图转换为三维模型；

（3）仿制产品时，应用反求设备和反求软件，得到产品的三维模型；

（4）利用Internet网络，将用户设计好的三维模型直接传输到快速成形工作站。

4.近似处理：用无数个三角形去等效一个三维几何实体，所以只能是无限接近，近似得到实体。（用三角形平面来代替曲面）

1、根据图示叙述LOM技术的工作原理

原材料储存及送进机构将原材料逐步送至工作台上方，热粘压机构将一层层成形材料粘合在一起，激光切割系统按照计算机截取的截面轮廓信息，逐一切割出每一层的轮廓，并将无轮廓区切割成细小网格

2、各部分结构的作用

升降台: 控制成形工件的升降

CO2激光器: 按照计算机截取的轮廓信息，逐一在工作台上方的材料上切割出每一层截面轮廓，并将无轮廓区切割成小网格

控制计算机: 执行计算机发出的指令，使材料逐步送进至工作台上方，然后粘合、切割，最终形成三维工件

热压辊: 将一层层成形材料粘合在一起

3、LOM是利用什么材料成形的，在制作中是否需要支撑？薄形材料不用支撑

4、LOM快速成形的特点（3分）

①原型零件精度高②制件能承受高达200度的温度，有较高的硬度和较好的力学性能，可进行各种切削加工③无需后固化处理④工件外框与截面轮廓间的多余材料在加工中起到了支持作用⑤制件尺寸大⑥在中国有原材料⑦可靠性高，寿命长⑧操作方便

简述RP技术。

快速成型技术也称快速原型制造技术，它借助计算机激光，精密传动和数控等现代手段将计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造集（CAM）成于一体。

简述台阶效应。

进行切片处理时，因为切片厚度不可能太小，因而在成型工件表面会形成“台阶效应”。

对STL格式模型进行切片处理时，由于受原材料厚度的制约，以及达到较高的生产率，切片间距不可能太小（常取0。1mm），因而辉仔模型表面造成“台阶效应”。

简述热湿效应。

从成型机上去下已成型的原型后，由于LOM成型才用的原材料通常是纸和涂在纸背面的胶组成，会因温度和湿度等环境状况的变化，吸入水分而发生变形和性能变化，甚至开裂，称谓“热湿效应”。简述光固化成型的支撑结构的类型和作用。

1）斜支撑：主要用于支撑悬臂结构部分，它在成型过程中为悬臂提供支撑，同时也约束悬臂的翘曲变形。 2）直支撑：主要用于支撑腿部结构。 3）腹板：主要用于大面积的内部支撑。 4）十字壁板：主要用于孤立结构部分的支撑。

简述提高叠成实体快速原型制造质量的措施。

1）在保证成型件形状完整平滑的前提下，在进行STL转换时，尽量避免过高的精度。

2）原型制作设备上切片软件中STL文件拟合精度值的设定，应与STL文件输出精度的取值相匹配，不应过高或过低。

3）工件的xy方向的尺寸精度比z方向的更易保证，应该将要求高的轮廓尽可能放置在xy平面。4）为提高成型效率，在保证易剥离废料的前提下，应尽可能减小网格线长度，根据不同的零件形状来设定。当原型形状比较简单时，将王哥尺寸设大些，反之，将网格尺寸减小。

5）对于LOM制件的热温变形可以从三方面来进行控制：（1）才用新材料和新涂胶方法。（2）改进后处理方法。（3）根据制件的热变形规律预先对CAD模型进行反变形修正。

6、STL文件格式的规则1。共定点规则每一个小三角形平面必须与每个相邻的小三角形平面共用两个顶点，也就是说，一个小三角形平面的顶点不能落在相邻的任何一个三角形平面的边上。2取向规则对于每一个小三角形平面，其法向量必须向外，3个顶点连成的矢量方向按右手法则确定，而且，对于相邻的小三角形平面，不能出现取向矛盾。3取值规则每个小三角形平面的顶点坐标值必须是正数，零和负数都是错误的。4合法实体规则 F-E+V=2-2H 在一维模型的所有表面上，必须布满小三角形平面，不得有任何遗漏。

金属零件间接烧结工艺分为哪些阶段，每个阶段的关键技术是什么？

整个工艺过程主要分为三个阶段: 一、SLS原型件(绿件)的制作,二、粉末烧结件(褐件)的制作

金属熔渗后处理.

1）SLS原型件制作阶段的关键在于如何选用合理的粉末配比和加工工艺参数实现原型的制作.

2）“褐件”的制作的关键在于.烧失原型中的有机杂质会的具有相对准确形状和强度的金属结构体,烧结温度和时间是主要的影响因素.

3）金属熔渗阶段的关键在于选用合适的熔渗材料及工艺,以获得较致密的最终金属零件.

简述光固化成型收缩变形的原因。

1）化学角度：从小分子变化到大分子。

2）物理角度：分子间范德华距离变为共价键距离，树脂在固化过程中都产生收缩，线收缩率为3%，体收缩率为10%。

简述叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂敷的作用及工艺过程。

1）作用（好处）：（1）提高强度（2）提高耐热性（3）改进抗湿性（4）延长原型的寿命（5）易于表面打磨等处理（6）经涂覆处理后，原型可更好的用于装配和功能检验。

2）工艺过程：（1）将剥离后的原型表面用砂布轻轻打磨。（2）按规定比例配备环氧树脂，并混合均匀。（3）在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会容易浸入纸基的原型中，浸入的深度可以达到1.2~1.5mm。（4）再次屠夫上同拌的混合后的环氧树脂材料，以填充表面的沟痕并长时间固化。（5）对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂布进行打磨，打磨之前和打磨过程中应注意测量原型的尺寸，以确保原型尺寸在要求的公差范围之内。（6）对原型表面进行抛光，达到无划痕的表面质量后进行透明图层的喷涂，以增加表面的外观效果。

熔融沉积成型工艺的优点有哪些？

1）由于采用了热融挤压头的专利技术,是整个系统构造原理和操作简单,维护成本低,系统运行安全. 2）可以使用五毒的原材料,设备系统可在办公环境中安装使用.

3)用蜡成型的零件原型,可以直接用于熔模铸造.

4)可以成型任意复杂程度的零件,常用于成型具有很复杂的内腔,孔等零件.

5)原材料在成型的过程中无化学变化,制件的翘曲变形小.

6)原材料利用率高,且材料寿命长.

7)支撑去除简单,无需化学清洗,分离容易.

8)可直接制作彩色原型.

除了SLA、LOM、SLS及FDM快速原型工艺以外，其他应用较多的快速原型工艺有哪些？请简述其中一种工艺的工作原理及特点。

有3DPG,DBL,SGC,BPM,DSPC,TDW等。

3DPG工艺过程类似于喷墨打印机，首先铺粉或铺基底薄层（如纸张），利用喷嘴按指定路径将液态黏结剂喷在预铺好的分层或薄层上特定区域，逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状制件。也可以直接逐层喷涂陶瓷或其他材料粉浆，硬化后得到所需原件。

特点：1）速度快 2）适于制造复杂形状零件 3）可用于制造符合材料或非均质材料的零件 4）可适合于制造小批量零件

1、快速成形的基本原理什么？

答：快速成形的基本原理是依据计算机上构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各种截面的二维轮廓。按照这些二维轮廓，成型头选择性地固化一层一层的材料，形成各个截面轮廓，并逐步有序地叠加成三维工件。

2、快速成形技术在工业领域中的应用

（1）设计图纸校核和产品性能的及时、准确校验（2）制造产品样品（3）转换技术（4）用快速成形系统制作电脉冲机床电极

3、快速成形过程

（1）前处理。它包括被成形工件的三维模型构造、三维模型的近似处理（STL格式文件的建立）、模型成形方向的选择和模型的分层处理。

（2）自由成形。它是快速成形过程中最重要的一个阶段，包括每个二维截面轮廓的制作与各个二维截面的叠合。

（3）后处理。它包括工件的剥离、去除支撑、后固化、修补、打磨、抛光和表面强化处理等。

4、逆向工程是什么？

用扫描机对已有的产品实体进行扫描，可以得到一系列离散点的坐标（点云），再使用有关CAD 软件对点云进行处理，即可得到被扫描实体的三维模型，这个过程常称为逆向工程。

5、STL格式最初用于美国3DSYSTEM公司生产的SLA快速原型系统，它是目前快速原型系统中最常见的一种文件格式，它将三维CAD模型近似成小三角形平面的组合。这种格式有ASCⅡ和二进制码两种输出形式，二进制码输出形式所占用的文件空间比ASCⅡ码输出形式小得多，但是，ASCⅡ码输出形式可以阅读并能进行直观检查。

二进制码输出形式的构成由84个字节组成的题头，其中，前面80个字节用于表示有关文件，作者姓名和注释的信息，最后4个字节用于表示小三角形平面的数目；对于每个小三角形平面，有48个字节用于表示其法向量的X、Y和Z的分量，以及三角形每个顶点的X、Y和Z的坐标，其中，每个坐标用4个字节表示；最后有2个不用的字节。

7、由于CAD软件和STL文件格式本身的问题，以及转换过程造成的问题，所产生的STL格式文件难免有少量的缺陷，其中，最常见的有：1出现违反共顶点规则的三角形 2出现错误的裂缝或孔洞 3三角形过多或过少 4微小特征遗漏或出错

8、三坐标测量机测量过程工件的找正 6点找正法：即“3-2-1”方法对工件进行找正。首先，通过在指定平面上测量三点（1，2，3）或三点以上的点校准基准面；其次，通过测量两点（4，5）或两点以上的点来校准基准轴；最后，再测一点（6）来计算原点。

9、液态光敏聚合物选择性固化成形系统

液态光敏聚合物选择性固化成形系统由激光器、X-Y运动装置或激光偏转扫描器、光敏液态聚合物、液槽、升降台和控制软件等组成。激光器大多采用紫外光式。成形系统用的激光器主要有两种类型10、液态光敏聚合物选择性固化成形工艺过程包括模型设计、切片、数据准备、建立模型、后固化等1模型设计

模型设计是在三维CAD造型软件中完成原型件或工件的几何建模，所构造的三维CAD模型既可以是实体模型，也可以是表面模型。但这些模型应该具有完整的壁厚和内部描述功能，并对模型定向，以便能够在空间方便地确定此模型。CAD模型的输出文件格式大多数为STL格式。有些原型件或零件根据其摆放位置，在建立时需设计支撑。在建立过程中，支撑的作用是支撑工件的悬臂或中空的结构，以便顺利建立。在建立后，支撑应能够方便地去除，因此，在设计支撑时应充分考虑它的结构，在能够稳定支撑的情况下，尽量设计成容易去除的结构形式，如细丝状的网状结构。

另外，在建立过程中，光敏树脂有液状固化后形成工件，从而产生体积收缩，造成内应力，最终影响工件的质量和外形尺寸。但液态光敏聚合物选择性固化成形系统所采用的光敏树脂体积收缩率很

小，通过软件的补偿使它对工件的质量和外形尺寸的影响很小。

2模型切片

模型切片是指采用专用的分层软件对CAD模型的STL格式文件进行分层处理，得到每一层截面图形及其有关的网格矢量数据，用于控制激光束的扫描轨迹。模型切片还包括层厚、建立模式、固化深度、扫描速度、网格间距、线宽补偿值，收缩补偿因子的选择与确定。这些参数和建立方式的不同选择，对建立时间和模型精度都有影响，因此要选择合适的参数和建立方式，才能得到理想的工件。3原型建立与后固化处理

原型建立是液态光敏树脂逐层固化而形成原型件的过程，可以上下移动的工作台首先置于液槽中的光敏树脂液面下，在计算机控制下，工作台台面距液面的距离正好等于一个切面层的厚度，接着计算机按照分层参数指令迅速驱动扫描镜使激光束沿着X和Y方向运动，不断启停的激光束有序地扫描在光敏树脂液面上，使光敏树脂在激光能量作用下迅速固化，形成快速制件的底层上，激光束按照新一层截面形状数据，扫描、固化第二层树脂，同时牢牢地黏结在底层上。依次重复直至完成整个制件的建立。

11、薄型材料选择性切割的基本原理

薄型材料选择性切割成形机原理图。它由计算机、原材料存储及送料机构、热黏压机构、激光切割系统、可升降工作台和数控系统、模型取出装置和机架等组成。

简述金属粉末材料直接烧结工艺过程。

金属零件直接烧结工艺采用的材料是纯粹的金属粉末，是采用SLS工艺中的激光能源对金属粉末直接烧结，使其融化，实现叠层的堆积。

零件为塑料零件，请利用你所学快速制造模具知识，设计出能生产该零件的快速模具，写出该快速模具制造的工艺过程。

整个工艺过程主要分三个阶段：一是SLS原型件的制作，二是粉末烧结件的制作，三是金属溶渗后处理。