激光快速制造技术及应用

第1章概论

1.1快速制造技术的产生

1.2激光快速制造技术的概念

1.2.1原型及原型制造

1.2.2激光快速制造技术

1.3激光快速制造技术原理

1.3.1成形方式的分类

1.3.2激光快速制造技术原理

1.4激光快速制造技术的分类与特点

1.4.1激光快速制造技术的分类

1.4.2激光快速制造技术的特点

1.5激光快速制造技术的应用

1.6激光快速制造技术的发展

1.6.1光固化成形(SLA)技术

1.6.2选择性激光烧结(SLS)技术

1.6.3激光薄片叠层制造(LOM)技术

1.6.4激光诱发热应力成形(LF)技术

1.6.5激光熔覆成形(LCF)技术

第2章激光快速制造系统

2.1硬件系统

2.1.1激光器

2.1.2导光系统

2.1.3数控加工机床和系统

2.1.4辅助系统

2.2软件系统

2.2.l快速制造技术中软件系统结构

2.2.2三维CAD支撑软件

2.2.3常用的数据格式

2.2.4数据检验与处理软件系统

2.2.5RP控制系统

2.3光学振镜式激光扫描系统

2.3.1光学振镜式激光扫描系统的原理

2.3.2光学振镜扫描方式

2.3.3光学传输及调制装置

2.3.4扫描系统的启动和停止

2.3.5主要性能指标和影响因素

2.4激光变长线扫描系统

2.4.1基本工作原理

2.4.2主要光学部件

2.4.3机械结构

2.4.4控制系统

第3章激光立体印刷成形技术

3.1概述

3.2工艺原理与系统组成

3.2.1工艺原理

3.2.2激光扫描参数及扫描方式

3.2.3系统组成

3.3快速成形材料

3.4精度分析与控制

3.4.1成形的精度

3.4.2影响成形精度的主要因素

3.4.3面型精度的提高

3.4.4基于多连通域Voronoi图的螺旋扫描路径规划

3.5研究现状与存在问题

3.5.1研究现状

3.5.2存在的问题

3.6应用

第4章激光分层实体快速成形技术

4.1工艺原理与系统组成

4.1.1工艺原理

4.1.2系统组成

4.2精度分析与控制

4.2.1原理误差

4.2.2斜切法原理与误差分析

4.2.3线宽自动补偿

4.2.4LOM制件的热、湿变形及其改善措施

4.3LOM工艺常用的材料

4.3.lLOM材料种类

4.3.2LOM对黏结剂性能的基本要求

4.3.3LOM成形件的主要应用

4.3.4LOM材料的应用

4.4LOM激光头切割路径的优化

4.4.1轮廓边界线切割(扫描)路径问题的定义

4.4.2切割起点的选择及路径优化

4.5LOM工艺相关研究和存在问题

4.5.1成形设备和成形材料研究

4.5.2LOM工艺的研究

4.5.3LOM技术尚需解决的问题

第5章激光选择性烧结快速成形技术

5.1成形机理及特点

5.2系统功能要求及组成

5.2.1激光器的选择

5.2.2激光功率密度和扫描速度

5.2.3扫描方式及其影响

5.2.4扫描层厚

5.2.5激光扫描间距

5.2.6控制系统

5.3非金属材料烧结成形工艺及烧结实例

5.3.1石蜡粉末的烧结

5.3.2覆膜树脂砂与环氧聚酯粉的混合粉末

5.3.3陶瓷粉末的烧结

5.3.4塑料粉末的烧结

5.3.5烧结件的后处理

5.4金属材料烧结成形工艺及烧结实例

5.4.1覆膜金属粉末

5.4.2液相烧结

5.4.3工艺参数对成形质量的影响

5.4.4覆膜金属粉末烧结的后处理

5.5烧结过程的温度场有限元模拟

5.5.l温度场分析的理论基础

5.5.2多道烧结有限元模型的建立

5.5.3有限元模拟结果分析

第6章激光熔覆快速成形制造技术

6.1国内外的研究状况

6.2原理及技术特点

6.2.1高质量同轴送粉系统

6.2.2激光熔覆工艺优化与稳定性

6.2.3激光熔覆过程的检测与闭环控制

6.2.4CAD/CAM与数控技术

6.3激光熔覆基本理论

6.3.1激光熔覆过程中的物理化学现象

6.3.2激光与粉末的相互作用

6.3.3同轴送粉过程中的粉末流场检测技术

6.4激光熔覆快速成形制造中的送粉系统

6.4.1送粉器及其特性

6.4.2分粉器

6.4.3送粉嘴

6.5工艺参数对同轴送粉激光熔覆制造过程的影响

6.5.1工艺参数对粉末流形成及利用率的影响

6.5.2激光熔覆稀释率及熔池对流

6.5.3熔覆层的宏观质量分析

6.5.4激光脉冲频率对成形性能行为和表面质量的影响

6.6同轴送粉激光熔覆制造技术的应用

6.6.1激光熔覆快速成形制造金属零件的一般过程

6.6.2典型材料的激光熔覆快速成形制造

6.6.3集成的激光熔覆一铣削成形加工中心

第7章激光热应力快速成形技术

7.1概述

7.2激光热应力成形设备

7.3激光热应力成形机理

7.4影响激光热应力成形的主要因素

7.4.1激光参数

7.4.2材料性能参数

7.4.3板料几何参数

7.5激光热应力成形技术的应用研究

7.5.1船舶等厚板零件的成形

7.5.2激光成形多层复合板材

7.5.3激光成形过程的控制

7.5.4激光热应力成形的数值模拟

第8章激光快速制造技术在逆向工程中的应用

8.1逆向工程技术概述

8.1.1逆向工程概念

8.1.2逆向工程应用

8.2逆向工程与快速成形集成技术

8.2.1逆向工程系统框架组成

8.2.2产品几何外形的数字化

8.2.3三维CAD模型的重建

8.3产品或模具的快速制造

8.3.1快速模具制造技术的分类

8.3.2直接制模技术

8.3.3间接制模技术

参考文献

　　本书为“现代激光加工技术丛书”之一。激光快速制造技术是将激光技术、新材料技术、CAD/CAM技术集成起来，解决了激光与材料的相互作用、CAD模型的分层切片处理以及满足“离散傩积”成形工艺要求的包括数控技术、精密机械和光电子技术在内的一系列“接口”问题，从而形成的一项先进制造技术。激光快速制造技术无需制造模具，即可根据三维CAD设计数据，快速、准确地制造出产品原型或零件，并快速进行小批量制造。　　本书为“现代激光加工技术丛书”之一。激光快速制造技术是将激光技术、新材料技术、CAD/CAM技术集成起来，解决了激光与材料的相互作用、CAD模型的分层切片处理以及满足“离散傩积”成形工艺要求的包括数控技术、精密机械和光电子技术在内的一系列“接口”问题，从而形成的一项先进制造技术。激光快速制造技术无需制造模具，即可根据三维CAD设计数据，快速、准确地制造出产品原型或零件，并快速进行小批量制造。　　本书内容新颖，通过大量的理论和实验研究图表，详尽介绍了国内外激光快速制造技术的主要研究成果，系统阐述了各种激光快速制造的工艺、装备、应用和发展等，具体内容包括激光快速成形制造的硬件系统和软件系统，激光快速原型制造的立体印刷、分层实体制造和选择性烧结技术；激光快速金属零件直接制造的同轴送粉快速制造技术，基于激光热应力的板料快速成形技术和快速成形制造中的逆向工程技术等。　　本书可供机械制造领域研究人员、工程技术人员以及高等院校相关专业师生参考。