面曝光快速成形的关键技术研究

论文摘要

面曝光快速成形技术是光固化快速成形技术重要的发展方向,与其它快速成形工艺相比,能获得更快的成形速度,并且使快速成形的设备结构和工艺更加简单化。随着重要的图形发生器件DMD的诞生和逐渐完善,面曝光快速成形技术越来越受到人们的广泛关注。但目前该技术还处于发展阶段,相关成熟的产品还不是很多,对其关键技术进行研究具有非常重要的现实意义和应用价值。本文探讨了面曝光快速成形技术的特点,研究树脂收缩变形的机理,在此基础上分析了光源功率与曝光时间对成形件的线收缩率的影响,推导出线收缩率的数学模型。约束液面式的面曝光成形系统解决了固化层的翘曲变形问题,成形速度快,加工方式简单可靠,但同时存在固化层与树脂液槽不易分开的问题。为解决这个难题,本文通过对固化层受力分析,将环氧丙烯酸树脂接枝酒石酸对其改性,改性后的树脂在金属托板表面的附着力得到了明显的提升;通过在线拉力测试系统确定了涂抹在树脂液槽底部的硅薄膜的最佳厚度,以减小固化层与树脂液槽的粘结力。曝光时间是面曝光成形技术中重要的工艺参数之一,本文利用微分法对成像过程进行分析,得到最小固化时间的计算公式。通过样机试验,基本上能达到要求,为设定加工参数提供了参考依据。为改善面曝光成形技术中制件的拉伸强度不高的现状,运用正交试验设计方法,对影响制件拉伸强度的主要因素分组进行试验,得到最优的水平组合,为本系统制作高强度的微小器件提供了最佳的工艺参数组合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 面曝光成形技术概述
• 1.3 面曝光成形技术的国内外研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 零件收缩变形理论研究
• 2.1 树脂固化过程的收缩变形
• 2.2 树脂固化层层内应力—应变分析
• 2.3 固化层的弹性模量和线收缩率
• 2.4 实验验证线收缩率与曝光时间的关系
• 2.5 本章小结
• 3 固化层力学研究
• 3.1 固化树脂层受力分析
• 3.2 在线的拉力测量系统研究
• 3.3 提高树脂对金属托板的附着力
• 3.4 本章小结
• 4 最小曝光时间的理论研究
• 4.1 层固化模型
• 4.2 利用微分法分析图像成形过程
• 4.3 最小曝光时间的计算
• 4.4 实验验证
• 4.5 本章小结
• 5 制件拉伸强度的试验分析
• 5.1 制件拉伸强度的影响因素
• 5.2 正交试验方案设计
• 5.3 试验结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1