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分段沉积/雕铣成形是一种堆积成形与传统成形相结合的复合成形方法,同时具有堆积成形的柔性和传统成形的高精度,既吸收了快速成形中的离散堆积成形思想,又继承了传统机械加工的优点,为开辟快速成形新的工艺技术做了重要的尝试。 本文提出按三维可加工区域进行实体分段的离散规则,阐述了实体分段堆积成形思想,论证了基于堆积成形与传统成形相结合的复合成形方法的可行性,开发出基于型腔沉积与三维雕铣于一体的分段沉积/雕铣成形工艺。 从分析材料的选择机制出发,本文经过大量的实验分析,选择了一组较好的材料组合:不饱和聚酯树脂与蜡的组合,通过实验分析了引发剂、促进剂对其固化过程的影响以及填料对其强度和收缩率的影响,通过测试,分析了材料的粘接强度,为工艺实现提供重要依据。 本文还深入分析了分段沉积/雕铣成形工艺中材料变形问题,如塔形效应、整体变形、翘曲变形等,并相应提出了一些控制措施,如采用封闭式堆积,应用隔热恒温型腔抑制工件翘曲等。为避免材料收缩造成的缺陷,提出使材料自由收缩,再进行二次补注的工艺改进方法。并通过一系列的工艺措施实现材料的高效粘接。 开发了基于STL文件的实体分段算法和软件,通过实际应用验证了该软件的正确性。 主要创新点:1.首次提出了将堆积成形与传统成形相结合的集堆积与雕铣于一体的快速成形技术,为RP领域开辟了新的研究方法与工艺技术;2.经过广泛实验研究,深入分析了热固性材料作为实体成形材料与热塑性材料作为腔体支撑材料的匹配机制,拓宽了成形材料的选择范围;3.创造性地提出了按可加工区域分段的实体模型离散规则,对典型的RP工艺切片分层算法提出了挑战。