一、前言 lACS^(  
    快速成型技術是20世紀80年代后期發(fā)展起來的一項高新技術[1]。它不僅在制造原理上與傳統(tǒng)方法全然不同，更重要的是在目前制造策略以市場響應速度為第一的方針狀況下，可以縮短市場開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高企業(yè)的競爭力。 1&Mpx!K*T  
    快速成型技術具有以下優(yōu)點：（1）技術集成度高，整個生產過程數(shù)字化；（2）制造成本與產品的復雜程度無關；（3）產品的單價幾乎與批量無關；（4）綠色的加工技術。以累加思想實現(xiàn)零件制作的快速成型技術是制造技術領域的一項重大突破，其理論、工藝的完善以及精度的提高等，對快速成型技術的普及和應用有著極其重要的影響。 `dl^)
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    成型加工過程中，必須保證一定的制作精度和表面質量，影響制件精度的因素是多方面的[2]。對成型加工精度的影響因素及改進措施的研究，對快速成型技術的發(fā)展和普及應用具有重要的意義[3,4]。本文試驗所采用的快速成型設備是AFS快速成型機。 9PaV*S(\TR  
    二、數(shù)據(jù)處理誤差 3J3wKw!`  
    2.1格式轉換誤差 9c5DEq  
    CAD模型的STL格式轉換即是用三角形面片逼近實際模型表面，轉換為所謂的事實上的標準文件格式。STL文件的精度等級不同，所產生的轉換誤差也不同。STL文件的精度是指用STL格式擬合最大允許誤差。實際上，如果原幾何模型完全由直邊組成，則STL格式擬合絕對準確，沒有任何誤差；否則，存在擬合誤差。例如同一個圓分別使用4個及6個三角形的STL格式表示，如圖1所示。 6\y?+H1  
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    由此可見，精度要求越高，三角形面片的數(shù)目越多，它所表示的模型與實際模型就越逼近，但與此同時，STL文件數(shù)據(jù)量也將劇增，加大了后續(xù)數(shù)據(jù)處理的運算量。另外，三角形面片也會隨精度提高而變小，在模型的細節(jié)部位會出現(xiàn)大量極為細小的三角形面片，增大數(shù)據(jù)處理的難度。而且在數(shù)據(jù)處理過程中常常產生致命的錯誤。因此，較好的方法是根據(jù)工藝條件和制件的精度要求選擇適當?shù)腟TL格式精度。 sn'E}.uhXH  
    2.1 分層切片誤差 {T0Au{88H  
    將CAD模型進行STL轉換后，接著便要對其進行分層處理。分層是用一簇平行平面沿某一設定方向與STL模型求截交線得到輪廓信息。以半徑為 的球體為例，如圖2a所示，從中截出特定的一段，設其STL格式為圖2b所示，這時其頂面和底面是距球心高度分別為 、 的兩個圓，設其半徑分別 、 。 P"[{s^mb  
     SI=7$8T5=5  

三、設備誤差 oTTE<Ct[  
    3.1 托板 方向運動誤差 $j4/ohwTDY  
    托板 方向運動誤差直接影響堆積過程中層厚精度，最終導致Z方向產生尺寸誤差，而托板在垂直面內的運動直線度誤差，宏觀上產生制件的形狀、位置誤差，微觀上導致粗糙度值增大。因此，托板 方向系統(tǒng)要選用精密導軌、滾珠絲杠、伺服控制系統(tǒng)來提高 方向的運動精度。 c68,,rJO]i  
    3.2 X-Y方向同步帶變形誤差 }1.'2.<Y  
    X-Y掃描系統(tǒng)采用X-Y二維運動工作臺，由步進電機驅動齒形同步帶并帶動光頭運動。在定位時，由于同步帶的變形，會影響定位的精度，常用的方法是通過設定位置補償系數(shù)來減小其影響。為了考察其影響結果，我們在AFS快速成型機上加工制件，分別在采用補償系數(shù)和未采用補償系數(shù)兩種情況下作了實驗。 {c<cSrfI  
    下表即為采用補償系數(shù)和未采用補償系數(shù)時所測得的制件的實際尺寸值，制件的名義尺寸分別為2，5，10，15，20，25mm，所使用的光斑補償直徑分別為1.0mm和1.1mm。

    （注：表中帶有+號表明設定了同步帶變形補償值，其中同步帶的X方向的補償系數(shù)為1.017，Y方向的補償系數(shù)為1.022。） :1v.Jk  
    將上表中的制件誤差用圖形表示更加直觀，如圖3所示，將制件的名義尺寸用水平軸表示，制件的尺寸偏差用垂直軸表示，根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)做圖如下：

  從圖3可以看出，在相同光斑補償直徑的情況下，考慮同步帶變形補償系數(shù)所得到的制件尺寸精度要高些。在這幾種情況下使用1.1mm的光斑補償直徑并設定相應的補償系數(shù)，制件的精度最高。 )d{fDwrx1  
    3.3 X-Y方向掃描運動誤差 mKUm*m#<