CN1081127C - 快速成形系统和方法 - Google Patents
快速成形系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1081127C CN1081127C CN96104216A CN96104216A CN1081127C CN 1081127 C CN1081127 C CN 1081127C CN 96104216 A CN96104216 A CN 96104216A CN 96104216 A CN96104216 A CN 96104216A CN 1081127 C CN1081127 C CN 1081127C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hot pressing
- pressing roller
- hot
- raw material
- cutting head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
一种快速成形系统，用来将计算机的三维构图制作成产品的样品，其包括送进机构、热压装置、激光切割装置和工作台。热压装置上增设一热风管，以便在成形过程中实现快速高效加热。采用组合的热压装置和激光切割装置的驱动导向机构，以实现高精度成形。
Description
本发明涉及快速成形系统和快速成形方法，特别是涉及将计算机的三维模型制作成产品样品的快速成形系统和方法。
在传统的制作产品样品的方法中，需采用多种机械加工机床，以及相应的工具和模具，既费时，成本又高，周期往往很长，已不能适应当今新产品市场竞争的要求。
近年来出现了快速成形技术，这种技术只要求设计者首先在计算机上构成产品的三维模型，用切片软件得到产品的一系列不同高度处的截面的轮廓曲线，然后以快速成形机自动形成每一截面的轮廓，并将各截面逐一叠加，组合成产品样品，从而能够在短时间内在一台机器上制造出高精度的产品样品。
典型的快速成形系统的一种是美国Helisys公司制造的Lamina-ted Object Manufacturing(LOM)。该系统用CO2激光束对背面涂有热融胶的纸进行逐层粘合和切割，以形成样品各层的轮廓，它适合于制作各种中、大型的纸质样品。然而该系统存在以下缺陷：
(1)由于采用现有的自动绘图仪驱动激光切割头，因而切割速度慢，精度不够高，使用寿命短；
(2)由于采用热压辊对纸进行加热，两者为线接触，导热效果差，限制了样品层间的粘合速度；
(3)原材料-纸的背面仅涂有一层胶体，样品切割成形后表面不易抛光，切口面易残留胶体，废料难于剔除；
(4)未配置激光束切口宽度自动补偿系统，难于获得高精度的成形样品。
本发明的主要目的是克服以上缺点，提供一种快速成形系统，使其能对具有高温融化胶及添加物的纸进行高效加热、粘合和高度精密切割，以便快速构成尺寸精度高、硬度高、表面光洁、能耐高温的样品。
本发明的另一目的是提供一种提高成形速度和精度的快速成形方法。
为达到以上目的，本发明提供一种快速成形系统，包括：一个送进机构、一个热压装置、一个激光切割装置和一个工作台；所述的送进机构用来将一成形用原材料可控制地送至所述的工作台上面，该热压装置具有一热压辊及其驱动机构，用来对该原材料热压粘结，该激光切割装置具有一激光切割头和该切割头的驱动机构，用来按预先设计的一轮廓线对上述粘结的原材料进行切割；其中，所述的热压装置设有一与所述的热压辊平行延伸并可以向该原材料喷热风的热风管，以与所述热压辊配合实现快速热压。
最好是所述热风管包括：一管体，与所述热压辊并排设置，并且具有一沿其纵向下方设置的喷风口和一进风口；和一热源件，用来使从上述喷风口喷出的风成为热风。
热源件为一平行设置于所述管体下方对应于喷风口的加热管。
所述的喷风口最好是均匀分布的多个小孔。
最好是所述的切割头的驱动机构包括分别用来驱动切割头的横向和纵向运动的一伺服电机、一由该伺服电机带动的滚珠丝杠及两根直线滚珠导轨；所述的热压辊驱动机构包括一步进电机和一由该步进电机驱动的齿形皮带，而上述切割头的两根横向的直线滚珠导轨也用作该热压辊的导向，从而将切割头的横向运动导向与热压辊的运动导向组合在一起；并且激光切割头和热压辊均以双点支承。
最好是所述的送进机构具有送料夹紧辊和收料夹紧辊，并且分别置于工作台的上方的相对两侧，使成形用原材料能够充分张紧。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制作产品样品的快速成形方法，其包括以下步骤：
(a)提供一薄层的成形用原材料；
(b)将该成形用原材料热压粘结；
(c)将该薄层的成形用原材料沿对应于该层的一预设的轮廓线以一激光切割头进行切割；以及
(d)重复以上步骤，直至成形出所需的样品；
其中，在切割步骤(c)之前，判定待切割的轮廓线是外轮廓线还是内轮廓线，然后对切口宽度予以补偿。
判定内外轮廓线可以这样实现：自每一截面的外缘向内芯进行搜索，并依次记录所越过的封闭轮廓线的序号，其中奇数号对应的轮廓线为外轮廓线，偶数号对应的轮廓线为内轮廓线。
对切口宽度予以补偿的方式可以为：当判定为外轮廓线时，将激光束向外偏移1/2切口宽度，当判定为内轮廓线时，将激光束向内偏移1/2切口宽度。
对切口宽度予以补偿的方式还可以为：将外轮廓线向外扩1/2切口宽度，将内轮廓线向内缩1/2切口宽度。
步骤(b)的热压粘结最好采用一热压装置完成，该热压装置包括一热压辊和一与该热压辊并排设置的并且具有向该成形用原材料喷热风的喷风口的热风管，由热压辊先对成形用原材料初步热压，当其返回时，由该热风管喷热风，同时由该热压辊进一步热压。
根据本发明的成形系统和方法，可以取得高精度的产品样品，并且成形速度快。
以下结合附图来详述本发明的优选实施例，附图中：
图1表示本发明的快速成形系统的立体示意图；
图2表示本发明的快速成形系统中的热压装置的实施例立体示意图；
图3表示本发明的快速成形系统中热压辊和激光切割头的驱动定位机构的俯视图；
图4是表明本发明的快速成形方法中判定内外轮廓线的方式的样品实例立体体；
图5是表明本发明的快速成形系统的实施例的热压装置的结构的侧视图和右视截面图；
图6是表明本发明的快速成形系统的热压辊及激光切割头的驱动定位系统的实施例的侧视图。
首先请参照图1，其表示本发明的快速成形系统的立体示意图。该快速成形系统大致上包括：一个成形用原材料送进机构10，一个热压装置20，一个激光切割装置30和一个工作台40。
该送进机构10包括一个原材料存储辊11a、一个余料辊11b、送料夹紧辊12和收料夹紧辊14。这里采用的原材料16是背面涂有热融胶的纸，但本领域的技术人员可以理解，该原材料16可以是各种可通过加热逐层粘结的薄层材料。送料夹紧辊12和收料夹紧辊14分别置于工作台40的相对两侧上方，例如图1中所示的右上侧和左上侧，并且各个辊的轴线互相平行。送料夹紧辊12和收料夹紧辊14的间距应尽可能小，仅留出工作台正上方的加工空位即可，从而有利于纸的充分张紧，并有利于粘合及将切割后的余料分离。从而，送进机构10可控制地将原材料送至工作台上方，当完成粘结及切割后，再将余料从工作台上方分离，依次卷入收料辊，同时送入下一层待切割的纸。
再参照图2及图5，图2表示本发明的快速成形系统的热压装置的实施例立体示意图。图5是表明本发明的快速成形系统的热压装置的一个实施例的侧视图和右视剖面图。该热压装置20包括一个热压辊21和一个热风管22。热压辊21和热风管22并排设置。该热压辊21包括一加热芯棒211和一辊筒。热压辊21的温度可由一温度控制单元(图中未示出)控制，其温度值可根据涂复于纸上的胶的融化温度来设置，并可以自动保持恒定。热压辊21的轴向最好是垂直于原材料的送进方向并且平行于工作台台面。它由一驱动机构29(示于图3)驱动，可压在工作台面的原材料上沿垂直于辊的轴向可控制地来回运动。
热风管22沿着热压辊21的一侧平行设置，它包括一管体221、一热源件222。管体221上具有一进风口2212和一基本上朝向纸面的喷风口2211，使得热风管可以向纸面喷出热风，从而使涂复于纸上的胶快速均匀地升温，迅速达到最佳粘合状态。按照图2所示的实施例，喷风口是沿管体221纵向基本上均匀分布的一排小孔。本领域的技术人员可以理解，该喷风口2211还可以是沿管体221的壁面的贯通槽，以便向纸面喷出均匀的高温气流。热源件222最好为如图2所示的沿管体221的纵向平行设置的杆状，它可以如图2所示位于管体221外侧的对应于喷风口2211的位置，也可以位于管体221的芯部。此外，容易理解该热源件222还可以位于进风口2212处。进风口2212最好是位于管体221的端部。
请参照图3和图6，图3表示本发明的快速成形系统中的热压辊和激光切割头的驱动定位机构的俯视图。图6是表明本发明的快速成形系统的热压辊及激光切割头的驱动定位系统的侧视图。激光切割装置30包括一激光切割头31及其驱动机构39，驱动机构39分为两部分，分别驱动切割头31的X方向(横向)和Y方向(纵向)的运动，并且分别包括一伺服电机391，391′、一由伺服电机391，391′带动的滚珠丝杆392，392′和两根直线滚珠导轨295，295′。切割头31的X和Y方向运动均由伺服电机391，391′经滚珠丝杆392，392′驱动，并且分别由两根直线滚珠导轨295，295′导向，从而使切割头31在快速运动时具有高的定位精度。热压装置20的驱动机构29包括一步进电机291、一齿形皮带292和与切割头31共用的两根直线滚珠导轨295。因而，将切割头31的X方向运动导向与热压辊21的运动导向组合在一起。另外，激光切割头31和热压辊21均采用双点(双滑块25)支承。
下面将结合优选实施例来详述本发明的快速成形方法。本发明的快速成形方法包括以下步骤：(a)提供一薄层的成形用原材料；(b)将该成形用原材料热压粘结；(c)将该薄层的成形用原材料沿对应于该层的一预设的轮廓线以一激光切割头进行切割；以及(d)重复以上步骤，直至成形出所需的产品样品。在本发明的一个优选实施例中，在切割步骤(c)之前，首先判定待切割的轮廓线的类型，即判定是内轮廓线还是外轮廓线，然后对切口宽度予以补偿。
请参照图4，该图是表明本发明的快速成形方法中判定内外轮廓线的方式的样品实例的立体图。自每一截面的外缘向内芯进行自动搜索，并依次记录所越过的封闭轮廓线51a、51b、52的序号，其中奇数号对应的轮廓线必然为外轮廓线52，偶数号对应的轮廓线必然为内轮廓线51a、51b。当判定为外轮廓线时，将激光束向外偏移1/2切口宽度，当判定为内轮廓线时，将激光束向内偏移1/2切口宽度。容易看出，经过这样补偿，可以有效地消除由于激光束具有一定的直径而产生的成形误差，提高成形的精度。
容易理解，也可以在计算机设计产品模型时或切割之前人为地将构图的外轮廓线向外扩1/2的激光束切口宽度，而将内轮廓线向内缩1/2切口宽度。
热压粘结步骤(b)可以采用一热压装置20(见图1)来完成。根据本发明的一个实施例，所采用的热压装置20包括一热压辊21和一与该热压辊并排设置并且具有可向成形用原材料16(本实施例中为背面涂有热融胶的纸)喷热风的喷风口的热风管22，见图1和图2。首先由热压辊自右向左运动，并以热压辊21初步对纸进行热压粘结，然后热压辊21自左向右运动，在热压辊21继续热压的同时，热风管22喷出热风，使纸16背面的胶更快速地融化并粘结。很明显，通过热压辊21和和热风管22的配合操作，可以实现双重快速加热，以改进纸层的粘合效果，并提高热压粘合速度。
该快速成形方法特别适用于以背面涂有热融胶的纸作为成形用原材料的情况。
Claims (14)
1、一种快速成形系统，包括：一个送进机构(10)、一个热压装置(20)、一个激光切割装置(30)和一个工作台(40)；所述的送进机构(10)用来将一成形用原材料(16)可控制地送入所述的工作台(40)上面，该热压装置(20)具有一热压辊(21)及其驱动机构，用来对该原材料热压粘结，该激光切割装置(30)具有一激光切割头(31)和该切割头的驱动机构(39)，用来按预先设计的一轮廓线对上述粘结的原材料进行切割；其中，所述的热压装置设有一与所述的热压辊(21)平行并可以向该原材料(16)喷热风的热风管(22)，以便与所述热压辊(21)配合实现快速热压。
2、根据权利要求1所述的系统，其中，所述热风管(22)包括：一管体(221)，与所述热压辊并排设置，并且具有一沿其纵向下方设置的喷风口(2211)和一进风口(2212)；和一热源件(222)，用来使从上述喷风口喷出的风成为热风。
3、根据权利要求2所述的系统，其中，源件(222)为一平行设置于所述管体(221)下方对应于喷风口(2211)的加热管。
4、根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述的喷风口(2211)是均匀分布的多个小孔。
5、根据权利要求1所述的系统，其中，所述的切割头的驱动机构(39)分为两部分，分别驱动该切割头的横向和纵向运动，并分别包括一伺服电机(391，391′)、一由该伺服电机(391，391′)带动的滚珠丝杆(392，392′)及两根直线滚珠导轨(295，295′)；所述的热压辊驱动机构(29)包括一步进电机(291)和一由该步进电机驱动的齿形皮带(292)，而上述用于切割头横向导向的两根直线滚珠导轨(295)也用作该热压辊的导向，从而将切割头的横向运动导向与热压辊的运动导向组合在一起；并且激光切割头和热压辊均以双点支承。
6、根据权利要求1所述的系统，其中，所述的送进机构(10)具有送料夹紧辊(12)和收料夹紧辊(14)，并且分别置于工作台(40)的上方的相对两侧，使成形用原材料(16)能够充分张紧。
7、一种快速成形系统，包括：一个送进机构(10)、一个热压装置(20)、一个激光切割装置(30)和一个工作台(40)；所述的送进机构(10)用来将一成形用原材料(16)可控制地送入所述的工作台(40)上面，该热压装置(20)具有一热压辊(21)及其驱动机构，用来对该原材料热压粘结，该激光切割装置(30)具有一激光切割头(31)和该切割头的驱动机构(39)，用来按预先设计的一轮廓线对上述粘结的原材料进行切割；其中，所述的切割头的驱动机构分为分别驱动切割头的横向和纵向运动的两部分，并且分别包括一伺服电机(391，391′)，一由该伺服电机(391，391′)带动的滚珠丝杠(392，392′)及两根直线滚珠导轨(295，295′)；所述的热压辊的驱动机构(29)包括一步进电机(291)和一由该步进电机驱动的齿形皮带(292)，而上述切割头的两根横向直线滚珠导轨(295)也用作该热压辊的导向，从而将切割头的横向运动导向与热压辊的运动导向组合在一起；并且激光切割头和热压辊均以双滑块支承。
8、根据权利要求7所述的系统，其中，所述的热压装置设有一与所述的热压辊(21)平行延伸并可以向该原材料(6)喷热风的热风管(22)，该热风管(22)具有一与所述热压辊并排设置的管体和一热源件，该管体上设有一沿其纵向下方设置的多个均匀分布喷风孔和一进风口，该热源件为一平行设置于所述管体下方对应于喷风口的加热管。
9、根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述的成形用原材料为背面涂有热融胶的纸。
10、一种用于制作产品样品的快速成形方法，其包括以下步骤：
(a)提供一薄层的成形用原材料；
(b)将该成形用原材料热压粘结；
(c)将该薄层的成形用原材料沿对应于该层的一预设的轮廓线以一激光切割头进行切割；以及
(d)重复以上步骤，直至成形出所需的样品；
其中，在切割步骤(c)之前，判定待切割的轮廓线是外轮廓线还是内轮廓线，然后对切口宽度予以补偿。
11、根据权利要求10所述的方法，其中，判定内外轮廓线是这样实现的，自每一截面的外缘向内芯进行搜索，并依次记录所越过的封闭轮廓线的序号，其中奇数号对应的轮廓线为外轮廓线，偶数号对应的轮廓线为内轮廓线。
12、根据权利要求10或11所述的方法，其中，对切口宽度予以补偿的方式为：当判定为外轮廓线时，将激光束向外偏移1/2切口宽度，当判定为内轮廓线时，将激光束向内偏移1/2切口宽度。
13、根据权利要求10或11所述的方法，其中，对切口宽度予以补偿的方式为：将外轮廓线向外扩1/2切口宽度，将内轮廓线向内缩1/2切口宽度。
14、根据权利要求10所述的方法，其中，步骤(b)的热压粘结采用一热压装置完成，该热压装置包括一热压辊和一与该热压辊并排设置的并且具有向该成形用原材料喷热风的喷风口的热风管，由热压辊先对成形用原材料初步热压，当其返回时，由该热风管喷热风，同时由该热压辊进一步热压。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN96104216A CN1081127C (zh) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 快速成形系统和方法 |
| TW086103393A TW340096B (en) | 1996-03-04 | 1997-03-18 | Rapid molding system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN96104216A CN1081127C (zh) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 快速成形系统和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1158787A CN1158787A (zh) | 1997-09-10 |
| CN1081127C true CN1081127C (zh) | 2002-03-20 |
Family
ID=5118308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN96104216A Expired - Fee Related CN1081127C (zh) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 快速成形系统和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1081127C (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102672444A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-09-19 | 太仓凯鑫电子有限公司 | 一种塑料膜成型装置 |
| CN102910481B (zh) * | 2012-10-10 | 2015-04-22 | 西安理工大学 | 基于激光切割单张纸的快速成型机 |
| CN103171152B (zh) * | 2013-03-29 | 2015-08-26 | 嵇魁 | 3d打印机的成型头结构 |
| CN103862238B (zh) * | 2014-03-11 | 2016-06-22 | 苏州大学 | 多孔钽工件的制造方法及相应装置 |
| CN105711097A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-06-29 | 严若鹏 | 热割式3d方法及打印机 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2043175U (zh) * | 1988-11-02 | 1989-08-23 | 郭建华 | 平台模切机 |
| EP0527113A1 (en) * | 1991-06-12 | 1993-02-10 | Roll Systems, Inc. | System and method for manufacturing envelopes |
| US5289491A (en) * | 1993-03-22 | 1994-02-22 | Amoco Corporation | Intracavity harmonic sub-resonator with extended phase matching range |
-
1996
- 1996-03-04 CN CN96104216A patent/CN1081127C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2043175U (zh) * | 1988-11-02 | 1989-08-23 | 郭建华 | 平台模切机 |
| EP0527113A1 (en) * | 1991-06-12 | 1993-02-10 | Roll Systems, Inc. | System and method for manufacturing envelopes |
| US5289491A (en) * | 1993-03-22 | 1994-02-22 | Amoco Corporation | Intracavity harmonic sub-resonator with extended phase matching range |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1158787A (zh) | 1997-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102019571B (zh) | 复杂曲面自适应磨抛加工机床 | |
| KR100461686B1 (ko) | 선형스프링을성형하기위한방법및장치 | |
| KR102047363B1 (ko) | 결합된 재료의 첨가 및 성형에 의한 방법 및 기계가공 디바이스 | |
| CN200977592Y (zh) | 一种具有多轴联动的激光柔性加工装置 | |
| CN201833252U (zh) | 复杂曲面自适应磨抛加工机床 | |
| US20180290234A1 (en) | Composite printing device featuring multi-spindle high-energy-particle-beam deposition welding and milling | |
| CN206550788U (zh) | 一种玻璃连线倒角机 | |
| CN1081127C (zh) | 快速成形系统和方法 | |
| CN107914387A (zh) | 碳纤维增强复合材料结构件五自由度3d打印成型装置及方法 | |
| CN1914442A (zh) | 生产凸轮轴的装置和方法 | |
| CN108188606B (zh) | 一种结合激光切割和电磁焊接的零件制造设备及方法 | |
| CN114101712B (zh) | 一体式电弧3d打印增减材制造系统与增减材加工方法 | |
| CN1287038A (zh) | 板材数控无模成型加工机 | |
| CN107283542A (zh) | 双工位砧板送料系统 | |
| CN210755535U (zh) | 一种高速钢丝带颗粒群切设备 | |
| CN210254728U (zh) | 一种户外家具管材全自动切割装置 | |
| JPH11123624A (ja) | 高精度加工機械 | |
| CN210281115U (zh) | 一种自动修料的激光切割上料机械手 | |
| CN113385819B (zh) | 一种金属增材制造系统及方法 | |
| CN108973133A (zh) | 一种用于电子元器件减震的硅泡沫3d打印的控制方法 | |
| US5618453A (en) | Combined cutting and welding method and relative apparatus for manufacturing structural sheet metal products | |
| CN107415238A (zh) | 一种三维物体的分区成型方法和装置 | |
| CN2571530Y (zh) | 一种基于激光冲击波技术的快速制模装置 | |
| CN110814773A (zh) | 一种组合式智能车磨一体刀具及使用方法 | |
| KR102376528B1 (ko) | 자동차 카울파이프용 홀가공장치 및 홀가공방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |